JP2024012771A - Nuclear power plant reliability improvement method - Google Patents

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Yoichi Wada
剛 伊藤
Takeshi Ito
亮介 清水
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Abstract

To provide a nuclear power plant reliability improvement method for improving the reliability of a nuclear power plant by performing efficient preventive maintenance for flow accelerated corrosion through application of maintenance with importance on reliability taking a corrosion potential as a main monitoring index.SOLUTION: A nuclear power plant reliability improvement method has: a selection step of selecting a piping part with a high risk of flow accelerated corrosion; a monitoring step of monitoring the corrosion rate of the flow accelerated corrosion at the selected piping part; a preventive maintenance execution step of reducing the corrosion rate at the piping part; a correction step of controlling a water quality parameter for cooling water flowing in the piping part; an improvement step of replacing the material of the selected piping part when the corrosion rate does not fall within a target range even if the correction step is performed; and a lifecycle management step of managing the corrosion rate of piping of the nuclear power plant through the selection step, monitoring step, preventive maintenance step, correction step, and improvement step.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、原子力プラントの信頼性改善方法に関する。 The present invention relates to a method for improving the reliability of a nuclear power plant.

火力プラントや原子力プラントでは、配管の材料として、炭素鋼が多用されている。炭素鋼製の配管は、高流速の流体が流れる特定の条件下で、流れ加速型腐食(Flow-accelerated corrosion:FAC)を生じることが知られている。FACは、流速に依存した電気化学的な腐食を主因として生じる。FACは配管の肉厚の減少をもたらすため、FACの予防策が適用されている。 Carbon steel is often used as a material for piping in thermal power plants and nuclear power plants. Carbon steel piping is known to suffer from flow-accelerated corrosion (FAC) under certain conditions where fluids flow at high flow rates. FAC occurs primarily due to flow rate dependent electrochemical corrosion. FAC precautions are applied because FAC results in a reduction in pipe wall thickness.

原子力プラントの場合、圧力容器の外部に設置される炉外配管に、炭素鋼が多用されている。プラントの設計段階では、高流速の冷却水が流れる炭素鋼製の配管に対して、腐食代が予め設けられている。腐食代は、プラントの供用期間中のFACによる減肉量を見込んで設けられている。供用期間中には、腐食代の減肉量が定期的に検査されている。 In the case of nuclear power plants, carbon steel is often used for ex-core piping installed outside the pressure vessel. At the plant design stage, corrosion allowances are set in advance for carbon steel piping through which high-velocity cooling water flows. The corrosion allowance is set in anticipation of the amount of wall thinning due to FAC during the plant's service life. During the service period, the amount of wall thinning due to corrosion is periodically inspected.

近年では、炭素鋼製の配管について、予め腐食代を設けるだけでなく、供用期間を通じた予防保全の適正化も望まれている。プラントの安全性の向上や、設備利用率のような経済性の向上や、高経年化への対応の観点からも、FACに対する効率的な対策が求められている。FACを生じ易い炭素鋼製の配管について、検査時期や交換時期の適正化を図り、低コストで合理的な対策で機器信頼性を確保することが望まれている。 In recent years, for carbon steel piping, it is desired not only to provide a corrosion allowance in advance, but also to optimize preventive maintenance throughout the service life. Efficient countermeasures against FAC are required from the viewpoints of improving plant safety, improving economic efficiency such as capacity utilization, and coping with aging. Regarding carbon steel piping that is prone to FAC, it is desired to optimize the timing of inspection and replacement, and to ensure equipment reliability through low-cost and rational measures.

原子力プラントの場合、FACを抑制する措置としては、材料面では、炭素鋼から低合金鋼やステンレス鋼等の耐食性材料への変更が行われている。また、水質管理面では、冷却水への酸素注入が行われている。FACは、溶存酸素濃度が15~20ppb以下に低下すると生じる。溶存酸素濃度が低下すると、配管の内面に酸化皮膜が形成され難くなり、母材の保護が失われてFACが生じ易くなる。 In the case of nuclear power plants, measures to suppress FAC include changing materials from carbon steel to corrosion-resistant materials such as low alloy steel and stainless steel. Additionally, in terms of water quality control, oxygen is injected into the cooling water. FAC occurs when dissolved oxygen concentration drops below 15-20 ppb. When the dissolved oxygen concentration decreases, it becomes difficult to form an oxide film on the inner surface of the pipe, and the protection of the base material is lost, making FAC more likely to occur.

沸騰水型原子炉(Boiling Water Reactor:BWR)では、給水・復水系統への酸素注入が国内外で広く行われている。原子炉で発生した蒸気等には、水の放射線分解で生成された酸素が含まれている。しかし、復水器で蒸気が凝縮すると、酸素の多くが気相側に残る。そのため、復水は、溶存酸素濃度が10ppb以下に低下することが多い。復水が流れる配管は、酸化皮膜が形成され難くなるため、高温・高流速の冷却水が流れる場合に、FACが生じ易くなる。このような配管のFACは、酸素注入によって対策されている。 In boiling water reactors (BWRs), oxygen injection into the water supply and condensate systems is widely practiced both domestically and internationally. Steam generated in nuclear reactors contains oxygen produced by radiolysis of water. However, when steam is condensed in a condenser, most of the oxygen remains in the gas phase. Therefore, the dissolved oxygen concentration of condensate often decreases to 10 ppb or less. Since an oxide film is less likely to be formed in the piping through which condensate flows, FAC is more likely to occur when high-temperature, high-flow rate cooling water flows. The FAC of such piping is countered by oxygen injection.

加圧水型原子炉(Pressurized Water Reactor:PWR)では、二次系への酸素注入やpH調整が行われている。二次系の冷却水は、アンモニア等の添加によってアルカリ側に調整されている。アルカリ側では、酸化皮膜による母材の保護が失われ難くなり、ヒドラジンの添加や脱気により溶存酸素濃度が10ppb程度に低下しても、FACが進行し難くなることが知られている。 In a pressurized water reactor (PWR), oxygen is injected into the secondary system and pH is adjusted. The secondary cooling water is adjusted to be alkaline by adding ammonia or the like. It is known that on the alkaline side, the protection of the base material by the oxide film is less likely to be lost, and FAC is less likely to proceed even if the dissolved oxygen concentration is reduced to about 10 ppb by addition of hydrazine or deaeration.

FACに関する水質管理の指標としては、主に、冷却水の溶存酸素濃度、pHおよび鉄濃度が用いられている。水質管理の対象としては、給水、復水、炉水、蒸気凝縮水、サプレッションプール水等がある。これらの冷却水が流れる配管系統については、冷却水の流速や、冷却水の温度や、配管径や、エルボ、ベント等の配管の幾何学的形状等の考慮の下で、FACによる減肉量が管理されている。 Dissolved oxygen concentration, pH, and iron concentration of cooling water are mainly used as indicators for water quality management regarding FAC. Water quality management targets include water supply, condensate, reactor water, steam condensed water, and suppression pool water. Regarding the piping system through which these cooling waters flow, the amount of wall thinning due to FAC is calculated based on consideration of the flow rate of the cooling water, the temperature of the cooling water, the pipe diameter, and the geometric shape of the pipes such as elbows and vents. is managed.

従来、沸騰水型原子炉(BWR)の一部では、冷却水に接液する材料の応力腐食割れ(Stress Corrosion Cracking:SCC)への対策として、水素注入や貴金属注入が行われている。SCCに関する水質管理の指標としては、冷却水の溶存酸素濃度等よりも上位の指標として、腐食電位(Electrochemical Corrosion Potential:ECP)が用いられている。ステンレス鋼は、ECPが-300~-200mV(vs.SHE)程度よりも低くなると、SCC感受性が低くなることが知られている。 Conventionally, in some boiling water reactors (BWRs), hydrogen injection or noble metal injection has been carried out as a measure against stress corrosion cracking (SCC) of materials that come into contact with cooling water. As an index for water quality management regarding SCC, electrochemical corrosion potential (ECP) is used as a higher index than the dissolved oxygen concentration of cooling water. It is known that stainless steel becomes less susceptible to SCC when the ECP is lower than about -300 to -200 mV (vs. SHE).

従来、原子力プラントでは、SCCやエロージョン・コロージョン等の各種の腐食現象に対して、腐食速度の評価に基づく種々の対策が行われている。 Conventionally, in nuclear power plants, various countermeasures have been taken against various corrosion phenomena such as SCC and erosion/corrosion based on evaluation of corrosion rate.

特許文献1には、原子力プラントの冷却水と接する構造部材の応力腐食割れの発生を管理する原子力プラントの管理方法が記載されている。この方法では、冷却水と接触する構造部材のECP、および、冷却水に含まれる不純物イオンの濃度を測定している。これらの情報に基づいて、応力腐食割れの発生時間を求めている。発生時間が設定時間よりも短いとき、ECPおよび不純物イオンの濃度のうち少なくとも1つを減少させている。 Patent Document 1 describes a nuclear power plant management method for managing the occurrence of stress corrosion cracking in structural members that come into contact with cooling water of the nuclear power plant. This method measures the ECP of structural members that come into contact with cooling water and the concentration of impurity ions contained in the cooling water. Based on this information, the time required for stress corrosion cracking to occur is determined. When the generation time is shorter than the set time, at least one of the ECP and impurity ion concentrations is reduced.

特許文献2には、発電プラント等における配管系の減肉評価システムが記載されている。このシステムでは、配管温度の測定結果または配管内部流体温度の測定結果、配管内流体湿り度の測定結果、および、配管内流体速度の測定結果をパラメータとして、減肉速度を表現する数学式を構築している。配管系における最大減肉速度に基づいて、点検インターバル、配管の余寿命、肉厚測定年次計画スケジュールを求めている。 Patent Document 2 describes a thinning evaluation system for piping systems in power generation plants and the like. This system constructs a mathematical formula that expresses the rate of wall thinning using the measurement results of pipe temperature, pipe internal fluid temperature, pipe fluid wetness, and pipe fluid velocity as parameters. are doing. Based on the maximum wall thinning rate in the piping system, the inspection interval, remaining life of the piping, and annual plan schedule for wall thickness measurement are determined.

特許文献3には、機器及び配管装置類のエロージョン・コロージョンによる減肉計算及び評価法が記載されている。この方法では、実機プラントの系統毎に、オンライン減肉監視システムを構成している。実機プラントにおける減肉データによって、実機プラントの減肉測定データの追加、関数式の補正、減肉計算式のデータベースの追加・修正を行い、エロージョン・コロージョン因子のランク付け及び重み付けを行っている。 Patent Document 3 describes a method for calculating and evaluating wall thinning due to erosion and corrosion of equipment and piping devices. In this method, an online thinning monitoring system is configured for each system of the actual plant. Based on the thinning data from actual plants, we added thinning measurement data from actual plants, corrected functional formulas, added and modified the database of thinning calculation formulas, and ranked and weighted erosion and corrosion factors.

特許第5483385号公報Patent No. 5483385 特開2006-138480号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-138480 特開平8-178172号公報Japanese Patent Application Publication No. 8-178172

従来の原子力プラントにおいて、配管の腐食を防止する対策は、個々に行われるのが一般的であった。例えば、応力腐食割れ(SCC)に対する対策では、SCCの進展の抑制や、SCCが発見された配管の交換や、交換された配管の健全性の確認が、配管部位毎に個別に行われていた。SCCを許容してプラントを運転する場合には、進展量を評価した上で、既に発生したSCCを継続的に検査する作業が行われていた。 In conventional nuclear power plants, measures to prevent pipe corrosion have generally been taken individually. For example, in countermeasures against stress corrosion cracking (SCC), suppression of the progression of SCC, replacement of piping where SCC was discovered, and confirmation of the soundness of replaced piping were carried out individually for each piping section. . When operating a plant while allowing SCC, the amount of progress has been evaluated and SCC that has already occurred has to be continuously inspected.

流れ加速型腐食(FAC)の場合も同様であり、個々の配管部位毎に対策が行われていた。プラントの設計段階では、特定の配管に対して、供用期間中のFACによる減肉量を見込んだ腐食代が設けられていた。このような腐食代の減肉量は、個別に定期的に検査されていた。個々の配管部位毎の対策や検査に基づいて、将来的な減肉量を予測・管理していくのが、標準的なFACの管理方法であった。 The same applies to flow-accelerated corrosion (FAC), and countermeasures have been taken for each individual piping section. At the plant design stage, corrosion allowances were set for specific piping to account for the amount of wall thinning caused by FAC during the service period. The amount of thinning due to corrosion was individually and periodically inspected. The standard FAC management method was to predict and manage future wall thinning based on countermeasures and inspections for each piping section.

しかし、従来のFACの管理方法では、管理対象の配管部位が膨大になるという問題がある。プラント全体におけるFACの予防保全の観点からは、FACが発生する可能性がある配管部位のうち、一定の割合について、定期的な検査を行う必要がある。定期的な検査によって、所定の年数以内に到達すると予測される減肉量が設計範囲内であることを、継続的に確認しなければならない。管理対象の個数や範囲が膨大であると、検査コスト、プラントの稼働率、ヒューマンエラー等が問題となる。 However, the conventional FAC management method has a problem in that the number of piping parts to be managed becomes enormous. From the viewpoint of preventive maintenance of FAC in the entire plant, it is necessary to periodically inspect a certain percentage of piping parts where FAC may occur. Periodic inspections must be conducted to ensure that the amount of wall thinning expected to occur within a specified number of years is within the design range. If the number and range of objects to be managed are enormous, problems such as inspection costs, plant operating rates, and human errors will arise.

特許文献1には、材料の腐食電位(ECP)の測定結果を応力腐食割れ(SCC)の発生時間の推定に利用する技術が記載されている。しかし、ECPの測定結果は、モデル式に対する入力や補正に用いられている。モデル式の確かさは、実測による検査結果と比較して確認する必要がある。従来の技術では、依然として、管理対象が膨大になるという問題がある。 Patent Document 1 describes a technique that uses the measurement results of the corrosion potential (ECP) of a material to estimate the time at which stress corrosion cracking (SCC) occurs. However, the ECP measurement results are used for inputting and correcting model equations. The accuracy of the model formula needs to be confirmed by comparing it with actual measurement test results. Conventional techniques still have the problem that the number of objects to be managed is enormous.

モデル式に基づいて腐食速度を推定した場合、将来的な検査計画の策定が可能になる。しかし、管理対象が膨大である場合、或る配管部位についてみると、定期的な検査の時間間隔が長くなる。次回の検査時までに設計範囲を超える腐食減肉が生じないという保証はない。モデル式に基づく推定のみでは、検査の時間間隔を延長して合理化を図ることについて、十分な妥当性が示されているとはいえない。 If the corrosion rate is estimated based on the model equation, it becomes possible to formulate future inspection plans. However, when the number of objects to be managed is enormous, the time interval between periodic inspections becomes longer for a certain piping section. There is no guarantee that corrosion will not occur beyond the design range by the next inspection. Estimation based on the model formula alone does not provide sufficient validity for extending the time interval between inspections for rationalization.

近年、原子力プラントでは、信頼性重視保全(Reliability Centered Maintenance:RCM)の導入が世界的に進められている。RCMに関する代表的な文書としては、米国原子力発電協会(Institute of Nuclear Power Operations:INPO)のAP913がある。RCMでは、機器信頼性確保(Established Reliability:ER)のために、重要な構造物、システムおよび機器(Structures, Systems and Components:SSC)や、最適な保全方法や、保全措置の実施時期を選定し、最適な保全プログラムを策定する。 In recent years, the introduction of Reliability Centered Maintenance (RCM) has been promoted worldwide in nuclear power plants. A typical document regarding RCM is AP913 of the Institute of Nuclear Power Operations (INPO). RCM selects important structures, systems and components (SSC), optimal maintenance methods, and implementation timing for maintenance measures in order to ensure equipment reliability (ER). , develop an optimal maintenance program.

今後、原子力プラントでは、検査コストの削減、プラントの稼働率の向上、ヒューマンエラーの低減等の観点から、RCMの導入が重要となってくる。RCMの導入によって、プラント全体におけるSSCのERが必要になる。しかし、現在のところ、原子力プラントの信頼性に影響するFACに関して、RCMに基づく定型的なERプロセスは存在していない。従来のFACを防止する対策は、状態監視保全(Condition Base Maintenance:CBM)が主流であり、対策内容や管理対象毎に、個々に適用されるに留まっている。 In the future, the introduction of RCM will become important in nuclear power plants from the viewpoints of reducing inspection costs, improving plant availability, reducing human errors, etc. The introduction of RCM requires SSC ER throughout the plant. However, at present, there is no routine ER process based on RCM regarding FAC, which affects the reliability of nuclear power plants. The mainstream of conventional measures to prevent FAC is Condition Base Maintenance (CBM), which is only applied individually depending on the content of the measure or the object of management.

RCMでは、ERの状態を示すために、特定の性能指標を常時監視する必要がある。しかし、FACに関しては、RCMに基づく定型的なERプロセスが存在していないため、常時監視する性能指標も定まっていない現状がある。常時監視する性能指標として、妥当性が高い指標があれば、FACによる腐食速度を推定した場合に、推定結果の妥当性を担保することが可能になる。定期的な検査の時間間隔を延長しても、SSCのERが可能になるため、検査が合理化されたFACに対する予防保全の実現が期待される。 RCM requires constant monitoring of certain performance indicators to indicate the status of the ER. However, with regard to FAC, there is no standard ER process based on RCM, so there is no established performance index to constantly monitor. If there is an index with high validity as a constantly monitored performance index, it will be possible to ensure the validity of the estimation result when the corrosion rate is estimated by FAC. Even if the periodic inspection time interval is extended, SSC ER becomes possible, so it is expected that preventive maintenance for FAC with streamlined inspections will be realized.

そこで、本発明は、腐食電位(ECP)を主要な監視指標とした信頼性重視保全(RCM)の適用によって、流れ加速型腐食(FAC)に対する効率的な予防保全を行って原子力プラントの信頼性を改善する原子力プラントの信頼性改善方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to improve the reliability of nuclear power plants by performing efficient preventive maintenance against flow accelerated corrosion (FAC) by applying reliability-oriented maintenance (RCM) with corrosion potential (ECP) as the main monitoring index. The purpose of this study is to provide a method for improving the reliability of nuclear power plants.

上記の課題を解決するため、本発明に係る原子力プラントの信頼性改善方法は、流れ加速型腐食のリスクの高い配管部位を選定する選定ステップと、選定された前記配管部位の流れ加速型腐食の腐食速度を監視する監視ステップと、前記配管部位の前記腐食速度を低減する予防保全実行ステップと、前記配管部位を流れる冷却水の水質パラメータを制御する是正ステップと、前記是正ステップを行っても前記腐食速度が目標範囲に入らない場合に、選定された前記配管部位の材料を交換する改善ステップと、前記選定ステップ、前記監視ステップ、前記予防保全実行ステップ、前記是正ステップおよび前記改善ステップによって、原子力プラントの配管の前記腐食速度を管理するライフサイクルマネジメントステップと、を有する。 In order to solve the above problems, the method for improving the reliability of a nuclear power plant according to the present invention includes a selection step of selecting piping parts with a high risk of flow-accelerated corrosion, and a selection step of selecting piping parts with a high risk of flow-accelerated corrosion of the selected piping parts. a monitoring step of monitoring a corrosion rate; a step of performing preventive maintenance to reduce the corrosion rate of the piping section; a corrective step of controlling water quality parameters of cooling water flowing through the piping section; When the corrosion rate is not within the target range, the improvement step of replacing the material of the selected pipe section, the selection step, the monitoring step, the preventive maintenance execution step, the correction step, and the improvement step, a life cycle management step of managing the corrosion rate of plant piping.

本発明によると、腐食電位(ECP)を主要な監視指標とした信頼性重視保全(RCM)の適用によって、流れ加速型腐食(FAC)に対する効率的な予防保全を行って原子力プラントの信頼性を改善する原子力プラントの信頼性改善方法を提供することができる。 According to the present invention, by applying reliability-oriented maintenance (RCM) with corrosion potential (ECP) as the main monitoring index, the reliability of nuclear power plants is improved by performing efficient preventive maintenance against flow-accelerated corrosion (FAC). A method for improving the reliability of a nuclear power plant can be provided.

本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a method for improving reliability of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法が適用される原子力プラントの一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a nuclear power plant to which a method for improving reliability of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention is applied. 原子力プラントの原子炉冷却材浄化系の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a reactor coolant purification system of a nuclear power plant. 本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法のフローの具体例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a specific example of a flow of a method for improving reliability of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法のフローのBWRへの適用例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of application of a flow of a method for improving reliability of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention to a BWR. 本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法が適用される原子力プラントの一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a nuclear power plant to which a method for improving reliability of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention is applied.

以下、本発明の一実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法について説明する。なお、以下の各図において共通する構成については同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, a method for improving the reliability of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention will be described. Note that common components in the following figures are denoted by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted.

≪原子力プラントの信頼性改善方法≫
本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法は、信頼性重視保全(RCM)の適用によって、流れ加速型腐食(FAC)に対する構造物、システムおよび機器(SSC)の信頼性を確保する方法に関する。RCMにおいて常時監視する監視対象は、FACのリスクが高いと予測された配管部位である。常時監視する性能指標は、監視対象の腐食電位(ECP)とすることができる。性能指標としては、配管部位の肉厚を用いることもできるが、ECPを用いることが好ましい。
≪Methods for improving reliability of nuclear power plants≫
The method for improving the reliability of a nuclear power plant according to the present embodiment relates to a method for ensuring the reliability of structures, systems, and equipment (SSC) against flow accelerated corrosion (FAC) by applying reliability-oriented maintenance (RCM). . The monitoring targets that are constantly monitored in RCM are piping parts that are predicted to have a high risk of FAC. The constantly monitored performance index may be the corrosion potential (ECP) to be monitored. Although the wall thickness of the piping portion can be used as a performance index, it is preferable to use ECP.

本明細書において、常時監視とは、測定サイクルの大部分の時間範囲で測定対象の傾向を把握できる程度に、測定による情報の収集を継続的に行うことを意味する。常時監視には、任意の時間間隔で行う測定サイクルの一部において、測定機器の交換等のための短時間の測定の停止期間が含まれてもよい。 In this specification, constant monitoring means to continuously collect information through measurement to the extent that trends in the measurement target can be grasped over most of the time range of the measurement cycle. Continuous monitoring may include, as part of a measurement cycle performed at arbitrary time intervals, a short measurement stop period for replacement of measurement equipment or the like.

本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法では、監視対象のECP等の性能指標の測定や、ECP等の性能指標の測定結果に基づくFACの腐食速度(FAC速度)の推定や、推定されたFAC速度に基づくFACに対する措置を、プラントのライフサイクルにわたって実施して、FACに対するERプロセスを実現する。RCMの適用によって、FACに対する措置の最適化や、実測を伴う定期的な検査の対象の最適化や、定期的な検査の時間間隔の最適化を図る。これらの最適化によって、検査が合理化されたFACに対する効率的な予防保全を実現し、原子力プラントの信頼性を改善する。 The method for improving the reliability of a nuclear power plant according to this embodiment includes measuring performance indicators such as ECP to be monitored, estimating the corrosion rate of FAC (FAC rate) based on the measurement results of performance indicators such as ECP, and Actions for the FAC based on the determined FAC speed are implemented throughout the life cycle of the plant to realize the ER process for the FAC. By applying RCM, it is possible to optimize measures for FAC, to optimize targets for periodic inspections involving actual measurements, and to optimize time intervals for periodic inspections. These optimizations provide efficient preventive maintenance for FACs with streamlined inspections and improve nuclear plant reliability.

監視対象の配管部位としては、原子力プラントの配管のうち、適宜の区間を採用できる。監視対象の配管部位は、単体の配管で構成される区間、単体の配管の一部で構成される区間、および、互いに連結した複数の配管で構成される区間のいずれであってもよい。FACに対する措置は、監視対象の配管部位を含む区間を対象とすることができる。 As the piping part to be monitored, an appropriate section of the piping of a nuclear power plant can be adopted. The piping portion to be monitored may be any of a section made up of a single pipe, a section made up of a part of a single pipe, and a section made up of a plurality of pipes connected to each other. Measures for FAC can be targeted at the section including the piping part to be monitored.

図1は、本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法は、選定ステップS1と、監視ステップS2と、予防保全実行ステップS3と、是正ステップS4と、改善ステップS5と、ライフサイクルマネジメントステップS6と、を有する。図1は、INPOのAP913のダイアグラムに基づき、新たにFACのために監視指標と各ステップを考案したものである。
FIG. 1 is a block diagram showing a method for improving reliability of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the method for improving the reliability of a nuclear power plant according to the present embodiment includes a selection step S1, a monitoring step S2, a preventive maintenance execution step S3, a correction step S4, an improvement step S5, and a life cycle. management step S6. FIG. 1 shows newly devised monitoring indicators and each step for FAC based on the diagram of INPO's AP913.

選定ステップS1は、機器ないし部位を分類して重要な要素を監視対象として選定するステップである。選定ステップS1では、原子力プラントの流れ加速型腐食(FAC)のリスクの高い配管部位を選定する。 The selection step S1 is a step of classifying devices or parts and selecting important elements as monitoring targets. In the selection step S1, piping parts with a high risk of flow accelerated corrosion (FAC) in a nuclear power plant are selected.

監視ステップS2は、システムや要素のパフォーマンスを監視するステップである。監視ステップS2では、監視対象として選定された配管部位のECP等の性能指標を監視して、性能指標に基づいて推定される配管部位の流れ加速型腐食(FAC)の腐食速度(FAC速度)を監視する。 The monitoring step S2 is a step of monitoring the performance of the system and elements. In the monitoring step S2, performance indicators such as ECP of the piping part selected as the monitoring target are monitored, and the corrosion rate (FAC rate) of flow accelerated corrosion (FAC) of the piping part is estimated based on the performance index. Monitor.

予防保全実行ステップS3は、機器条件等について予防保全措置を実行するステップである。予防保全実行ステップS3では、監視対象として選定された配管部位の流れ加速型腐食(FAC)の腐食速度(FAC速度)を低減する予防保全措置を実行する。 The preventive maintenance execution step S3 is a step for executing preventive maintenance measures regarding equipment conditions and the like. In the preventive maintenance execution step S3, preventive maintenance measures are executed to reduce the flow accelerated corrosion (FAC) corrosion rate (FAC rate) of the piping portion selected as the monitoring target.

是正ステップS4は、改良保全等の是正措置を実行するステップである。是正ステップS4では、監視対象として選定された配管部位を流れる冷却水の水質パラメータを制御する是正措置を実行する。 The corrective step S4 is a step for implementing corrective measures such as improvement and maintenance. In the corrective step S4, corrective measures are executed to control the water quality parameters of the cooling water flowing through the piping portion selected as the monitoring target.

改善ステップS5は、機器信頼性を継続的に改善する改善措置を実行するステップである。改善ステップS5では、監視対象として選定された配管部位の材料を交換する改善措置を実行する。 The improvement step S5 is a step of implementing improvement measures to continuously improve device reliability. In the improvement step S5, improvement measures are performed to replace the material of the piping portion selected as the monitoring target.

ライフサイクルマネジメントステップS6は、システムや要素について監視による寿命延長等を管理するステップである。ライフサイクルマネジメントステップS6では、選定ステップS1、監視ステップS2、予防保全実行ステップS3、是正ステップS4および改善ステップS5の繰り返しによって、原子力プラントの配管の流れ加速型腐食(FAC)の腐食速度(FAC速度)を管理する。 The life cycle management step S6 is a step for managing life extension and the like through monitoring of systems and elements. In the life cycle management step S6, by repeating the selection step S1, the monitoring step S2, the preventive maintenance execution step S3, the correction step S4, and the improvement step S5, the corrosion rate (FAC rate) of flow accelerated corrosion (FAC) of the piping of the nuclear power plant is determined. ).

ステップS3~S5では、ステップS1で監視対象として選定された配管部位に対して、FAC速度が目標範囲に入るように、各種のFACに対する措置を行う。ステップS3~S5の実行によって、ステップS1で選定された配管部位のFACのリスクが低減される。その結果、プラント内の配管部位の中で、FACのリスクの順位が変化する。ステップS6では、このような順位の変化に応じて、監視対象の配管部位を選定し直しながら、監視対象の性能指標の測定や、性能指標の測定結果に基づくFAC速度の推定や、FACに対する措置を繰り返す。 In steps S3 to S5, various FAC measures are taken for the piping portion selected as a monitoring target in step S1 so that the FAC speed falls within the target range. By executing steps S3 to S5, the risk of FAC of the piping site selected in step S1 is reduced. As a result, the ranking of FAC risks changes among the piping parts within the plant. In step S6, in accordance with such changes in the ranking, the piping parts to be monitored are reselected, and the performance indicators of the monitoring target are measured, the FAC speed is estimated based on the measurement results of the performance indicators, and the measures for the FAC are taken. repeat.

なお、監視ステップS2は、適宜の段階で実行することができる。例えば、監視ステップS2は、選定ステップS1、予防保全実行ステップS3、是正ステップS4、改善ステップS5等の実行後に、任意に実行することができる。各ステップの実行後の監視ステップS2の結果に応じて、次のステップの選定や、ステップの実行の要否を判断することができる。 Note that the monitoring step S2 can be executed at an appropriate stage. For example, the monitoring step S2 can be arbitrarily executed after the selection step S1, the preventive maintenance execution step S3, the correction step S4, the improvement step S5, etc. Depending on the result of the monitoring step S2 after the execution of each step, it is possible to select the next step and determine whether or not the step should be executed.

本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法によると、FACのリスクの高い配管部位を監視対象として、ECP等の性能指標を常時監視するため、ECP等の性能指標に基づいて推定される監視対象のFAC速度を、目標範囲に入るように管理することができる。そのため、原子力プラントの構造物、システムおよび機器(SSC)の全体について、FACのリスクを、予防保全を合理的に実施可能な水準(As Low As Reasonably Practicable:ALARP)まで低下させることができる。コンフィグレーション管理上で、各SSCが、設計通りのあるべき状態であることや、あるべき性能を発揮していることが示されることになるため、プラントのFACに対する機器信頼性が良好であることを明示することができる。 According to the method for improving the reliability of a nuclear power plant according to the present embodiment, performance indicators such as ECP are constantly monitored with high-risk piping parts of FAC as monitoring targets, so monitoring is estimated based on performance indicators such as ECP. A subject's FAC speed can be managed to fall within a target range. Therefore, it is possible to reduce the FAC risk of the entire structure, system, and equipment (SSC) of a nuclear power plant to a level that allows preventive maintenance to be reasonably practicable (As Low As Reasonably Practicable: ALARP). In configuration management, it is shown that each SSC is in the desired state as designed and is exhibiting the desired performance, so equipment reliability with respect to the plant's FAC is good. can be clearly indicated.

よって、本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法によると、RCMの適用によって、FACに対する効率的な予防保全を行って原子力プラントの信頼性を改善することができる。FACを防止する個々の対策は、RCMの導入によって、全体に適用される管理手順と連携させることが可能である。このような連携によって、原子力プラントのライフサイクル全体にわたって長期的且つ継続的に、プラント全体の信頼性を向上するプロセスを構築することが可能になる。従来は、FACによる配管の減肉量を、膨大な配管部位を対象として、実測を伴う定期的な検査で確認する必要があった。これに対し、RCMの適用によると、長期的な観点からは、FACによる減肉量の定期的な検査の一部をECP等の監視指標の常時監視で代替できる。検査の時間間隔の延長や、検査の頻度の軽減や、検査の部位の削減が可能であるため、機器信頼性を確保しつつ、検査を合理化して、検査のコストを低減できる。 Therefore, according to the method for improving the reliability of a nuclear power plant according to the present embodiment, by applying RCM, it is possible to perform efficient preventive maintenance on the FAC and improve the reliability of the nuclear power plant. Individual measures to prevent FAC can be coordinated with overall management procedures through the introduction of RCM. Such collaboration makes it possible to create a process that continuously improves the reliability of the entire nuclear plant over the long term and throughout its lifecycle. Conventionally, it was necessary to confirm the amount of pipe wall thinning due to FAC through periodic inspections involving actual measurements of a huge number of pipe parts. On the other hand, according to the application of RCM, from a long-term perspective, part of the periodic inspection of the amount of thinning by FAC can be replaced by constant monitoring of monitoring indicators such as ECP. Since it is possible to extend the time interval between inspections, reduce the frequency of inspections, and reduce the number of parts to be inspected, it is possible to streamline inspections and reduce inspection costs while ensuring equipment reliability.

本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法は、適宜の型式の原子力プラントの適用できる。原子力プラントの型式としては、沸騰水型原子炉(BWR)、改良型沸騰水型原子炉(ABWR)、加圧水型原子炉(PWR)、天然ウラン黒鉛減速炭酸ガス冷却型原子炉(GCR)、改良型ガス冷却炉(AGR)、高温ガス炉(HTR)、重水炉(HWR)、溶融塩炉(MSR)、高速増殖炉(FBR)等が挙げられる。 The method for improving the reliability of a nuclear power plant according to this embodiment can be applied to any appropriate type of nuclear power plant. Types of nuclear power plants include boiling water reactors (BWR), advanced boiling water reactors (ABWR), pressurized water reactors (PWR), natural uranium graphite moderated carbon dioxide cooled reactors (GCR), and improved Examples include a type gas cooled reactor (AGR), a high temperature gas reactor (HTR), a heavy water reactor (HWR), a molten salt reactor (MSR), and a fast breeder reactor (FBR).

≪原子力プラントの構成例≫
図2は、本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法が適用される原子力プラントの一例を示す図である。図2には、沸騰水型原子炉(BWR)を例示する。
図2に示すように、原子力プラントP100は、原子炉P1、タービンP3、復水器P4や、原子炉冷却材浄化系、給水系等を備えている。原子力プラントP100は、運転時に水素注入と貴金属注入との組み合わせを実施可能に設けられている。
≪Configuration example of nuclear power plant≫
FIG. 2 is a diagram showing an example of a nuclear power plant to which a method for improving reliability of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 illustrates a boiling water reactor (BWR).
As shown in FIG. 2, the nuclear power plant P100 includes a reactor P1, a turbine P3, a condenser P4, a reactor coolant purification system, a water supply system, and the like. The nuclear power plant P100 is configured to be able to perform a combination of hydrogen injection and noble metal injection during operation.

原子炉P1は、格納容器P11の内部に格納されている。原子炉P1は、圧力容器P12を備えている。圧力容器P12の内部には、炉心P13が内包されており、炉心P13の周囲を取り囲むように、円筒状のシュラウドP15が設置されている。シュラウドP15は、圧力容器P12の内部に取り付けられたシュラウドサポートP41によって、圧力容器P12の内側に支持されている。 The nuclear reactor P1 is stored inside a containment vessel P11. The nuclear reactor P1 includes a pressure vessel P12. A reactor core P13 is contained inside the pressure vessel P12, and a cylindrical shroud P15 is installed so as to surround the reactor core P13. The shroud P15 is supported inside the pressure vessel P12 by a shroud support P41 attached to the inside of the pressure vessel P12.

炉心P13には、複数の燃料集合体が装荷されている。燃料集合体は、チャンネルボックスの内部に複数の燃料棒を格子状に収納することによって形成されている。燃料棒は、核燃料物質で形成された複数の燃料ペレットを被覆管の内部に収納している。炉心P13には、中性子束を計測するための中性子計装管P38が挿入されている。 A plurality of fuel assemblies are loaded into the core P13. A fuel assembly is formed by accommodating a plurality of fuel rods in a lattice shape inside a channel box. A fuel rod contains a plurality of fuel pellets made of nuclear fuel material inside a cladding tube. A neutron instrumentation tube P38 for measuring neutron flux is inserted into the reactor core P13.

圧力容器P12の内面とシュラウドP15の外面との間には、環状のダウンカマP17が形成されている。圧力容器P12の底部には、複数のジェットポンプP21が設置されている。ジェットポンプP21の出口は、ダウンカマP17の下部に位置している。ジェットポンプP21は、圧力容器P12のダウンカマP17に存在する冷却水を、圧力容器P12の下部の空間である下部プレナムに吐出する。 An annular downcomer P17 is formed between the inner surface of the pressure vessel P12 and the outer surface of the shroud P15. A plurality of jet pumps P21 are installed at the bottom of the pressure vessel P12. The outlet of the jet pump P21 is located at the bottom of the downcomer P17. The jet pump P21 discharges the cooling water present in the downcomer P17 of the pressure vessel P12 to a lower plenum, which is a space below the pressure vessel P12.

圧力容器P12には、給水系が接続されている。給水系は、給水配管P10や、給水ポンプP5、復水浄化装置P6、給水ポンプP7、低圧給水加熱器P8、高圧給水加熱器P9等によって構成されている。これらの機器は、給水配管P10上に、この順に設置されている。給水配管P10は、復水器P4から圧力容器P12までを管路で接続している。 A water supply system is connected to the pressure vessel P12. The water supply system includes a water supply pipe P10, a water supply pump P5, a condensate purification device P6, a water supply pump P7, a low pressure water heater P8, a high pressure water heater P9, and the like. These devices are installed in this order on the water supply pipe P10. The water supply pipe P10 connects the condenser P4 to the pressure vessel P12 through a pipe line.

給水系には、水素注入装置P16が、水素注入配管P18を介して接続されている。水素注入配管P18は、給水配管P10のうち、復水浄化装置P6と給水ポンプP7との間の区間に接続している。水素注入配管P18には、開閉自在な開閉弁P19が設けられている。水素注入装置P16は、水素注入を行うための装置であり、原子炉P1に給水される冷却水に対して水素ガスを注入する。 A hydrogen injection device P16 is connected to the water supply system via a hydrogen injection pipe P18. The hydrogen injection pipe P18 is connected to a section of the water supply pipe P10 between the condensate purification device P6 and the water supply pump P7. The hydrogen injection pipe P18 is provided with an on-off valve P19 that can be opened and closed. The hydrogen injection device P16 is a device for injecting hydrogen, and injects hydrogen gas into the cooling water supplied to the nuclear reactor P1.

給水系には、貴金属注入装置P31が、貴金属注入配管P32を介して接続されている。貴金属注入配管P32は、給水配管P10のうち、高圧給水加熱器P9と圧力容器P12との間の区間に接続している。貴金属注入配管P32には、開閉自在な開閉弁P33が設けられている。貴金属注入装置P31は、貴金属注入を行うための装置であり、原子炉P1に給水される冷却水に対して貴金属化合物の溶液を注入する。 A noble metal injection device P31 is connected to the water supply system via a noble metal injection pipe P32. The noble metal injection pipe P32 is connected to a section of the water supply pipe P10 between the high pressure water heater P9 and the pressure vessel P12. The noble metal injection pipe P32 is provided with an on-off valve P33 that can be opened and closed. The noble metal injection device P31 is a device for performing noble metal injection, and injects a solution of a noble metal compound into the cooling water supplied to the nuclear reactor P1.

圧力容器P12には、原子炉冷却材浄化系が接続されている。浄化系は、ボトムドレン配管P34、浄化系配管P20や、浄化系隔離弁P23、再生熱交換器P25、非再生熱交換器P26、浄化系ポンプP24、炉水浄化装置P27等によって構成されている。これらの機器は、浄化系配管P20上に、この順に設置されている。ボトムドレン配管P34は、圧力容器P12の底部に接続されている。浄化系配管P20は、ボトムドレン配管P34の一端から、給水配管P10の高圧給水加熱器P9と圧力容器P12との間の区間までを管路で接続している。 A reactor coolant purification system is connected to the pressure vessel P12. The purification system is composed of a bottom drain pipe P34, a purification system pipe P20, a purification system isolation valve P23, a regenerative heat exchanger P25, a non-regenerative heat exchanger P26, a purification system pump P24, a reactor water purification device P27, etc. . These devices are installed in this order on the purification system piping P20. The bottom drain pipe P34 is connected to the bottom of the pressure vessel P12. The purification system piping P20 connects from one end of the bottom drain piping P34 to the section of the water supply piping P10 between the high pressure water heater P9 and the pressure vessel P12.

浄化系には、酸素注入装置P43が、酸素注入配管P44を介して接続されている。酸素注入配管P44は、浄化系配管P20のうち、圧力容器P12と再生熱交換器P25との間の区間に接続している。酸素注入配管P44には、開閉自在な開閉弁P45が設けられている。酸素注入装置P43は、酸素注入や過酸化水素注入を行うための装置であり、原子炉P1から抜き出された冷却水に対して酸素ガスや過酸化水素の水溶液を注入する。 An oxygen injection device P43 is connected to the purification system via an oxygen injection pipe P44. The oxygen injection pipe P44 is connected to a section of the purification system pipe P20 between the pressure vessel P12 and the regenerative heat exchanger P25. The oxygen injection pipe P44 is provided with an on-off valve P45 that can be opened and closed. The oxygen injection device P43 is a device for injecting oxygen or hydrogen peroxide, and injects oxygen gas or an aqueous solution of hydrogen peroxide into the cooling water extracted from the reactor P1.

圧力容器P12には、再循環系が接続されている。再循環系は、再循環系配管P30や、再循環系ポンプP37等によって構成されている。再循環系配管P30は、圧力容器P12のダウンカマP17の下部から、ダウンカマP17の上部までを、圧力容器P12の外部を経由して管路で接続している。再循環系配管P30は、再循環系ポンプP37の上流で分岐している。分岐した配管は、開閉自在な開閉弁P23を介して、浄化系配管P20に合流している。 A recirculation system is connected to the pressure vessel P12. The recirculation system includes a recirculation system piping P30, a recirculation system pump P37, and the like. The recirculation system piping P30 connects the lower part of the downcomer P17 of the pressure vessel P12 to the upper part of the downcomer P17 via the outside of the pressure vessel P12. The recirculation system piping P30 branches upstream of the recirculation system pump P37. The branched pipe joins the purification system pipe P20 via an on-off valve P23 that can be opened and closed.

浄化系には、腐食電位センサP35aが設置されている。腐食電位センサP35aは、ボトムドレン配管P34から分岐した分岐配管P34aに設置されている。腐食電位センサP35aは、分岐配管P34a上に連結されたフランジP36に取り付けられている。分岐配管P34aは、冷却水のサンプリングライン等に接続される。 A corrosion potential sensor P35a is installed in the purification system. The corrosion potential sensor P35a is installed in a branch pipe P34a branched from the bottom drain pipe P34. The corrosion potential sensor P35a is attached to a flange P36 connected to the branch pipe P34a. The branch pipe P34a is connected to a cooling water sampling line or the like.

再循環系には、腐食電位センサP35bが設置されている。腐食電位センサP35bは、再循環系配管P30に設置されている。腐食電位センサP35bは、再循環系配管P30上に連結されたフランジP36に取り付けられている。 A corrosion potential sensor P35b is installed in the recirculation system. The corrosion potential sensor P35b is installed in the recirculation system piping P30. The corrosion potential sensor P35b is attached to a flange P36 connected to the recirculation system piping P30.

腐食電位センサP35a,P35bは、圧力容器P12から抜き出された冷却水の水質の下で、冷却水に接液する材料の腐食電位(ECP)を測定する。腐食電位センサP35a,P35bは、材料の電位を測定する作用極と、冷却水中で基準電位を発生する参照極を備えている。腐食電位センサP35a,P35bは、水素注入や貴金属注入による応力腐食割れ(SCC)の抑制の効果を確認するために設けられている。 The corrosion potential sensors P35a and P35b measure the corrosion potential (ECP) of the material that comes into contact with the cooling water under the quality of the cooling water extracted from the pressure vessel P12. The corrosion potential sensors P35a and P35b include a working electrode that measures the potential of the material and a reference electrode that generates a reference potential in cooling water. Corrosion potential sensors P35a and P35b are provided to confirm the effect of suppressing stress corrosion cracking (SCC) by hydrogen injection or noble metal injection.

なお、SCCの抑制の効果を確認するための腐食電位センサは、圧力容器P12の内部に設置することもできる。図2において、下部プレナムには、腐食電位センサP35cが設置されている。炉心13には、腐食電位センサP35dが設置されている。これらの腐食電位センサP35c,P35dは、圧力容器P12の内部の冷却水の水質の下で、冷却水に接液する材料の腐食電位(ECP)を測定する。 Note that a corrosion potential sensor for checking the effect of suppressing SCC can also be installed inside the pressure vessel P12. In FIG. 2, a corrosion potential sensor P35c is installed in the lower plenum. A corrosion potential sensor P35d is installed in the core 13. These corrosion potential sensors P35c and P35d measure the corrosion potential (ECP) of the material that comes into contact with the cooling water under the quality of the cooling water inside the pressure vessel P12.

図2に示す原子力プラントP100において、冷却水は、給水系の給水配管P10から圧力容器P12の内部に供給される。冷却水は、ダウンカマP17の上方で給水スパージャから噴出し、ジェットポンプP21によって炉心P13に供給される。冷却水は、炉心P13において、核燃料物質の核分裂で発生した熱で加熱される。加熱された気液二相流の冷却水は、気水分離器で蒸気と水に分離される。 In the nuclear power plant P100 shown in FIG. 2, cooling water is supplied into the pressure vessel P12 from the water supply pipe P10 of the water supply system. Cooling water is ejected from a water supply sparger above the downcomer P17, and is supplied to the core P13 by a jet pump P21. The cooling water is heated in the reactor core P13 by heat generated by fission of the nuclear fuel material. The heated gas-liquid two-phase cooling water is separated into steam and water in a steam-water separator.

気水分離器で分離された水は、ダウンカマP17を降下して冷却水に戻る。一方、気水分離器で分離された蒸気は、蒸気乾燥器で湿分を除去された後、主蒸気配管P2を通じて、タービンP3に送られる。タービンP3は、発電機と連結されている。蒸気によるタービンP3の回転によって発電が行われる。タービンP3でエネルギを消費した蒸気は、復水器P4で冷却されて冷却水に戻る。 The water separated by the steam separator descends down the downcomer P17 and returns to cooling water. On the other hand, the steam separated by the steam separator is sent to the turbine P3 through the main steam pipe P2 after moisture is removed by the steam dryer. Turbine P3 is connected to a generator. Electric power is generated by the rotation of the turbine P3 by the steam. The steam that has consumed energy in the turbine P3 is cooled in the condenser P4 and returns to cooling water.

冷却水は、復水器P4から圧力容器12に向けて、給水配管P10を通じて供給される。冷却水は、復水器P4から排出された後、復水ポンプP5によって昇圧されて、復水浄化装置P6に導入される。復水浄化装置P6は、冷却水に含まれる不純物を除去する。浄化された冷却水は、給水ポンプP7によって昇圧されて、低圧給水加熱器P8に入った後、高圧給水加熱器P9に導入される。低圧給水加熱器P8および高圧給水加熱器P9では、冷却水がプラントの熱効率に適した温度まで段階的に加熱される。 Cooling water is supplied from the condenser P4 toward the pressure vessel 12 through a water supply pipe P10. After being discharged from the condenser P4, the cooling water is pressurized by the condensate pump P5 and introduced into the condensate purification device P6. The condensate purifier P6 removes impurities contained in the cooling water. The purified cooling water is pressurized by the feedwater pump P7, enters the low-pressure feedwater heater P8, and is then introduced into the high-pressure feedwater heater P9. In the low-pressure feedwater heater P8 and the high-pressure feedwater heater P9, the cooling water is heated in stages to a temperature suitable for the thermal efficiency of the plant.

タービンP3と高圧給水加熱器P9とは、抽気配管P14で互いに接続されている。タービンP3に供給される蒸気から抽気された抽気蒸気は、復水器P4をバイパスして高圧給水加熱器P9に導入された後、低圧給水加熱器P8に導入される。その後、復水ポンプP5よりも上流の給水配管P10に合流する。低圧給水加熱器P8および高圧給水加熱器P9では、抽気蒸気の熱を利用して冷却水が段階的に加熱される。 The turbine P3 and the high-pressure feed water heater P9 are connected to each other by a bleed pipe P14. The extracted steam extracted from the steam supplied to the turbine P3 bypasses the condenser P4, is introduced into the high pressure feed water heater P9, and is then introduced into the low pressure feed water heater P8. Thereafter, it joins the water supply pipe P10 upstream of the condensate pump P5. In the low pressure feed water heater P8 and the high pressure feed water heater P9, the cooling water is heated in stages using the heat of the extracted steam.

圧力容器P12の内部の冷却水には、給水時に混入していた金属腐食生成物や、圧力容器P12の構造材の腐食によって生じた金属腐食生成物等が含まれている。そのため、圧力容器P12の内部の冷却水は、一定の割合で抜き出されて、原子炉冷却材浄化系で浄化される。圧力容器P12の内部の冷却水は、圧力容器P12の下部側から浄化系配管P20に向けて、浄化系ポンプP24によって吸引される。 The cooling water inside the pressure vessel P12 contains metal corrosion products mixed in during water supply, metal corrosion products generated by corrosion of structural materials of the pressure vessel P12, and the like. Therefore, the cooling water inside the pressure vessel P12 is extracted at a constant rate and purified by the reactor coolant purification system. The cooling water inside the pressure vessel P12 is sucked from the lower side of the pressure vessel P12 toward the purification system piping P20 by the purification system pump P24.

圧力容器P12から抜き出された冷却水は、再生熱交換器P25に導入された後、非再生熱交換器P26に導入される。再生熱交換器P25および非再生熱交換器P26では、冷却水が浄化に適した50℃程度まで冷却される。冷却された冷却水は、炉水浄化装置P27に導入される。炉水浄化装置P27は、冷却水に含まれる金属腐食生成物等の不純物を除去する。浄化された冷却水は、再生熱交換器P25に導入される。再生熱交換器P25では、冷却水がプラントの熱効率に適した温度まで加熱される。 The cooling water extracted from the pressure vessel P12 is introduced into the regenerative heat exchanger P25 and then into the non-regenerative heat exchanger P26. In the regenerative heat exchanger P25 and the non-regenerative heat exchanger P26, the cooling water is cooled to about 50° C., which is suitable for purification. The cooled cooling water is introduced into the reactor water purification device P27. The reactor water purification device P27 removes impurities such as metal corrosion products contained in the cooling water. The purified cooling water is introduced into the regenerative heat exchanger P25. In the regenerative heat exchanger P25, the cooling water is heated to a temperature suitable for the thermal efficiency of the plant.

原子炉P1の運転の停止時には、全制御棒が炉心P13に挿入される。全制御棒の挿入によって、核燃料物質の核分裂連鎖反応が停止する。炉心P13や圧力容器P12の内部の機器に残留する熱は、冷却水の蒸発によって除去される。但し、或る程度まで冷却水の温度が下がると、蒸発による除熱効率が低下する。そのため、冷却水の温度が150℃程度になったとき、残留熱除去系が運転される。残留熱除去系は、圧力抑制プール水の熱交換、冷却水のスプレイ等を行って、炉心構造物や機器を冷却する。 When the operation of the nuclear reactor P1 is stopped, all control rods are inserted into the reactor core P13. Insertion of all control rods stops the fission chain reaction of nuclear fuel material. Heat remaining in the equipment inside the reactor core P13 and the pressure vessel P12 is removed by evaporation of cooling water. However, when the temperature of the cooling water decreases to a certain degree, the heat removal efficiency due to evaporation decreases. Therefore, when the temperature of the cooling water reaches about 150°C, the residual heat removal system is operated. The residual heat removal system cools the core structure and equipment by exchanging heat with the pressure suppression pool water and spraying cooling water.

原子力プラントP100では、冷却水に接液する材料の応力腐食割れ(SCC)を抑制する対策として、水素注入、または、水素注入と貴金属注入との組み合わせが行われる。水素注入では、水素注入装置P16によって、原子炉P1に給水される冷却水に対して水素ガスが注入される。貴金属注入では、貴金属注入装置P31によって、原子炉P1に給水される冷却水に対して貴金属化合物の溶液が注入される。 In the nuclear power plant P100, hydrogen injection or a combination of hydrogen injection and noble metal injection is performed as a measure to suppress stress corrosion cracking (SCC) of materials that come into contact with cooling water. In the hydrogen injection, hydrogen gas is injected into the cooling water supplied to the nuclear reactor P1 by the hydrogen injection device P16. In the noble metal injection, a noble metal compound solution is injected into the cooling water supplied to the nuclear reactor P1 by the noble metal injection device P31.

SCCの発生に関与する因子としては、材料に加わる引張応力等の力学因子や、材料が晒される環境因子や、材料の化学成分等の材料因子がある。冷却水中では、水の放射線分解によって、酸素や過酸化水素が発生することがある。酸素や過酸化水素は、SCCの環境因子であり、濃度が高いほどSCCを進展させる。そのため、原子力プラントP100では、冷却水に接液する材料のSCCを抑制するために、運転時に水素注入や貴金属注入が行われる。 Factors involved in the occurrence of SCC include mechanical factors such as tensile stress applied to the material, environmental factors to which the material is exposed, and material factors such as chemical components of the material. In cooling water, oxygen and hydrogen peroxide may be generated due to water radiolysis. Oxygen and hydrogen peroxide are environmental factors for SCC, and the higher the concentration, the more likely the SCC will develop. Therefore, in the nuclear power plant P100, hydrogen injection and noble metal injection are performed during operation in order to suppress SCC of materials that come into contact with cooling water.

水素注入は、冷却水に水素ガスを注入して、冷却水中の酸素や過酸化水素と水素とを反応させて水に戻す技術である。給水系に注入された水素は、ダウンカマP17の上方で、給水スパージャから冷却水と共に噴出し、圧力容器P12の内部の炉水と混合する。ダウンカマP17の周辺のガンマ線の線量率は適度であるため、酸素や過酸化水素と水素との再結合反応が促進される。再結合反応によって酸素や過酸化水素が消費されるため、腐食環境が緩和される。 Hydrogen injection is a technology in which hydrogen gas is injected into cooling water, causing the oxygen or hydrogen peroxide in the cooling water to react with the hydrogen and returning it to water. The hydrogen injected into the water supply system is ejected from the water supply sparger together with the cooling water above the downcomer P17, and mixes with the reactor water inside the pressure vessel P12. Since the dose rate of gamma rays around the downcomer P17 is moderate, the recombination reaction between oxygen and hydrogen peroxide and hydrogen is promoted. The recombination reaction consumes oxygen and hydrogen peroxide, which alleviates the corrosive environment.

貴金属注入は、冷却水に貴金属化合物の溶液を注入して、冷却水に接液する材料の表面に貴金属を付着させる技術である。貴金属化合物としては、ヘキサヒドロキソ白金酸ナトリウム等の白金族化合物が注入される。白金族化合物の溶液は、ガンマ線の照射によって、白金族酸化物のコロイド溶液となり、冷却水と接液する材料の表面に白金族元素を付着させる。白金族元素は、再結合反応を触媒するため、少ない水素注入量で腐食環境が緩和される。 Noble metal injection is a technique in which a solution of a noble metal compound is injected into cooling water to cause the noble metal to adhere to the surface of a material that comes into contact with the cooling water. As the noble metal compound, a platinum group compound such as sodium hexahydroxoplatinate is injected. The solution of the platinum group compound becomes a colloidal solution of the platinum group oxide by irradiation with gamma rays, and the platinum group element is attached to the surface of the material that comes into contact with the cooling water. Since platinum group elements catalyze recombination reactions, the corrosive environment can be alleviated with a small amount of hydrogen injection.

水素注入や貴金属注入を行うと、冷却水に接液する材料の腐食電位(ECP)が低下する。貴金属注入の場合は、水素が酸素に対して水の化学量論比(H:O=2:1)である2倍以上で存在すると、-500mV(vs.SHE)付近で再結合反応が進行する。再結合反応と材料の腐食との混成によって、-500mV(vs.SHE)付近まで電位が低下する。水素注入や貴金属注入を行うと、ECPの低下を伴って、SCCの発生や進展が抑制される。 When hydrogen or noble metal is injected, the corrosion potential (ECP) of the material that comes into contact with the cooling water decreases. In the case of noble metal implantation, if hydrogen is present at twice the stoichiometric ratio of water to oxygen (H:O=2:1), the recombination reaction will proceed at around -500 mV (vs. SHE). do. Due to the combination of recombination reaction and material corrosion, the potential decreases to around -500 mV (vs. SHE). Hydrogen injection or noble metal injection reduces the ECP and suppresses the occurrence and progression of SCC.

水素注入を行わない場合、冷却水の溶存酸素濃度は、通常、数百ppb程度である。一方、水素注入を行った場合、冷却水の溶存酸素濃度は、数ppb程度まで低下する。溶存酸素濃度の低下によって、冷却水に接液する材料のSCC感受性は低減することになる。しかし、水素注入や貴金属注入を行うと、溶存酸素濃度が低下するため、FACが進行し易くなる。FACは、炭素鋼製の配管を顕著に減肉させる。炭素鋼製の配管は、主に、圧力容器P12の外部の区間に用いられている。 When hydrogen is not injected, the dissolved oxygen concentration in the cooling water is usually on the order of several hundred ppb. On the other hand, when hydrogen is injected, the dissolved oxygen concentration of the cooling water decreases to about several ppb. A reduction in dissolved oxygen concentration will reduce the SCC susceptibility of materials that come into contact with cooling water. However, when hydrogen or noble metal is implanted, the dissolved oxygen concentration decreases, making it easier for FAC to proceed. FAC significantly thins carbon steel piping. Carbon steel piping is mainly used in the section outside the pressure vessel P12.

図3は、原子力プラントの原子炉冷却材浄化系の一例を示す図である。図3には、図2のBWRの原子炉冷却材浄化系の構成の一例を示す。
図3に示すように、原子力プラントP100の浄化系において、再生熱交換器P25および非再生熱交換器P26は、それぞれ、複数段の熱交換器によって構成される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a reactor coolant purification system of a nuclear power plant. FIG. 3 shows an example of the configuration of the reactor coolant purification system of the BWR shown in FIG. 2.
As shown in FIG. 3, in the purification system of the nuclear power plant P100, the regenerative heat exchanger P25 and the non-regenerative heat exchanger P26 are each configured with multiple stages of heat exchangers.

再生熱交換器P25は、3段の熱交換器P25a,P25b,P25cによって構成されている。非再生熱交換器P26は、2段の熱交換器P26a,P26bによって構成されている。熱交換器同士は、連絡管P42a,P42b,P42c,P42d,P42eを介して、互いに接続されている。一般に、再生熱交換器P25は3段、非再生熱交換器P26は2段で構成される。但し、熱交換器の段数は、特に限定されるものではない。 The regenerative heat exchanger P25 includes three stages of heat exchangers P25a, P25b, and P25c. The non-regenerative heat exchanger P26 includes two stages of heat exchangers P26a and P26b. The heat exchangers are connected to each other via communication pipes P42a, P42b, P42c, P42d, and P42e. Generally, the regenerative heat exchanger P25 has three stages, and the non-regenerative heat exchanger P26 has two stages. However, the number of stages of the heat exchanger is not particularly limited.

原子炉P1から抜き出された冷却水は、浄化系配管P20を通じて、再生熱交換器P25に送られる。冷却水は、各段の熱交換器P25a,P25b,P25cにおいて、炉水浄化装置P27で浄化された冷却水との熱交換で冷却される。その後、連絡管P42dを通じて、非再生熱交換器P26に導入される。冷却水は、各段の熱交換器P26a,P26bにおいて、補機冷却水との熱交換で冷却される。その後、浄化系ポンプP24で昇圧されて、炉水浄化装置P27に導入される。 Cooling water extracted from the reactor P1 is sent to the regenerative heat exchanger P25 through the purification system piping P20. The cooling water is cooled by heat exchange with the cooling water purified by the reactor water purification device P27 in the heat exchangers P25a, P25b, and P25c of each stage. Thereafter, it is introduced into the non-regenerative heat exchanger P26 through the communication pipe P42d. The cooling water is cooled by heat exchange with the auxiliary equipment cooling water in the heat exchangers P26a and P26b of each stage. Thereafter, the pressure is increased by the purification system pump P24 and introduced into the reactor water purification system P27.

冷却水は、再生熱交換器P25および非再生熱交換器P26で冷却された後、炉水浄化装置P27で不純物が除去される。浄化された冷却水は、再生熱交換器P25に送られる。冷却水は、再生熱交換器P25の各段の熱交換器P25a,P25b,P25cにおいて、原子炉P1から抜き出された冷却水との熱交換で加熱される。その後、給水配管P10に送られて、復水と共に原子炉P1に給水される。 After the cooling water is cooled by the regenerative heat exchanger P25 and the non-regenerative heat exchanger P26, impurities are removed by the reactor water purification device P27. The purified cooling water is sent to the regenerative heat exchanger P25. The cooling water is heated by heat exchange with the cooling water extracted from the reactor P1 in the heat exchangers P25a, P25b, and P25c of each stage of the regenerative heat exchanger P25. Thereafter, the water is sent to the water supply pipe P10 and is supplied to the reactor P1 together with the condensate.

再生熱交換器P25および非再生熱交換器P26では、原子炉P1から抜き出された冷却水が、浄化に適した温度まで冷却される。また、再生熱交換器P25では、炉水浄化装置P27で浄化された冷却水が、プラントの熱効率に適した温度まで加熱される。非再生熱交換器P26には、補機冷却系から補機冷却水が供給される。補機冷却水は、非再生熱交換器P26の各段を通る補機冷却系を循環し、海水等との熱交換によって冷却される。 In the regenerative heat exchanger P25 and the non-regenerative heat exchanger P26, the cooling water extracted from the reactor P1 is cooled to a temperature suitable for purification. Furthermore, in the regenerative heat exchanger P25, the cooling water purified by the reactor water purification device P27 is heated to a temperature suitable for the thermal efficiency of the plant. Auxiliary cooling water is supplied to the non-regenerative heat exchanger P26 from the auxiliary cooling system. The auxiliary cooling water circulates through the auxiliary cooling system passing through each stage of the non-regenerative heat exchanger P26, and is cooled by heat exchange with seawater or the like.

流れ加速型腐食(FAC)は、酸化皮膜の溶解に起因する物質移動が関係した電気化学的な腐食である。FACは、冷却水の流速に加え、配管部位の化学組成、冷却水の水質、冷却水の温度、配管部位における冷却水の流体力学的特性等に依存する。FAC速度は、冷却水の流速が大きいほど速くなる。また、冷却水の温度が高いほど速くなり、一般に、130~150℃付近で極大値を示す。また、冷却水の溶存酸素濃度が15ppb程度以下になると速くなる。 Flow accelerated corrosion (FAC) is an electrochemical corrosion involving mass transfer due to dissolution of an oxide film. In addition to the flow rate of the cooling water, the FAC depends on the chemical composition of the piping section, the quality of the cooling water, the temperature of the cooling water, the hydrodynamic properties of the cooling water at the piping section, and the like. The FAC speed increases as the flow rate of cooling water increases. Furthermore, the higher the temperature of the cooling water, the faster the cooling rate, and generally reaches a maximum value around 130 to 150°C. Further, the speed increases when the dissolved oxygen concentration of the cooling water becomes about 15 ppb or less.

原子力プラントP100の運転時、圧力容器P12から抜き出される冷却水の温度は、280℃程度の高温となる。浄化系に抜き出された冷却水の温度は、再生熱交換器P25および非再生熱交換器P26の各段を通過する毎に低下する。非再生熱交換器P26の下流側では、冷却水の温度が80℃以下となる。しかし、浄化系の上流側や下流側では、比較的高温である。また、浄化系における流速は、配管径が小さいため、数m/s程度の高流速である。 During operation of the nuclear power plant P100, the temperature of the cooling water extracted from the pressure vessel P12 is as high as about 280°C. The temperature of the cooling water extracted to the purification system decreases each time it passes through each stage of the regenerative heat exchanger P25 and the non-regenerative heat exchanger P26. On the downstream side of the non-regenerative heat exchanger P26, the temperature of the cooling water is 80° C. or lower. However, the temperature is relatively high on the upstream and downstream sides of the purification system. Further, the flow velocity in the purification system is high, on the order of several m/s, because the pipe diameter is small.

また、原子力プラントP100の運転時、水素注入や貴金属注入を行うと、浄化系においても、冷却水の酸素濃度や過酸化水素濃度が低下する。特に、貴金属注入を行うと、水素が過剰に生成され易くなるため、酸素量に対する水素量が水の化学量論比を超え易くなる。冷却水中の酸素や過酸化水素は、浄化系の下流側に到達するまでに、再結合反応によって完全に消費されることもある。 Further, when hydrogen injection or noble metal injection is performed during operation of the nuclear power plant P100, the oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration of the cooling water also decrease in the purification system. In particular, when noble metals are implanted, excessive hydrogen tends to be generated, so that the amount of hydrogen with respect to the amount of oxygen tends to exceed the stoichiometric ratio of water. Oxygen and hydrogen peroxide in the cooling water may be completely consumed by recombination reactions before reaching the downstream side of the purification system.

また、連絡管P42a,P42b,P42c,P42d,P42eや、浄化系配管P20のうち、圧力容器P12の外部の区間は、一般に、炭素鋼で形成されている。これらの配管は、流速に影響する構造を持つ場合がある。流速に影響する構造としては、エルボ、ベント、T字、オリフィス、バルブ等が挙げられる。 Furthermore, the sections of the communication pipes P42a, P42b, P42c, P42d, and P42e and the purification system piping P20 outside the pressure vessel P12 are generally made of carbon steel. These piping may have structures that affect flow rates. Structures that affect flow rate include elbows, vents, tees, orifices, valves, and the like.

浄化系を構成する配管、特に、再生熱交換器P25の第1段目の熱交換器P25aと第2段目の熱交換器P25bとを接続する加熱側の連絡管P42aや、第2段目の熱交換器P25bと第3段目の熱交換器P25cとを接続する加熱側の連絡管P42bや、第2段目の熱交換器P25bと第1段目の熱交換器P25aとを接続する冷却側の連絡管P42fは、炭素鋼で形成されており、高流速且つ高温に晒されるため、冷却水の酸素濃度が低下した場合に、FACのリスクが高い配管部位となる。 Piping that constitutes the purification system, especially the heating side communication pipe P42a that connects the first stage heat exchanger P25a and the second stage heat exchanger P25b of the regenerative heat exchanger P25, and the second stage heat exchanger P42a. A connecting pipe P42b on the heating side connects the heat exchanger P25b and the third stage heat exchanger P25c, and connects the second stage heat exchanger P25b and the first stage heat exchanger P25a. The cooling-side communication pipe P42f is made of carbon steel and is exposed to high flow rates and high temperatures, so it becomes a piping part with a high risk of FAC when the oxygen concentration of the cooling water decreases.

原子力プラントP100では、このようなFACのリスクが高い配管部位を監視対象として選定し、監視対象のFACを抑制する措置として、酸素注入や過酸化水素注入を行うことができる。酸素注入や過酸化水素注入は、水素注入や貴金属注入と同様に、プラントの運転時に行うことができる。 In the nuclear power plant P100, such piping parts with a high risk of FAC can be selected as monitoring targets, and oxygen injection or hydrogen peroxide injection can be performed as a measure to suppress the monitored FAC. Oxygen injection and hydrogen peroxide injection, like hydrogen injection and noble metal injection, can be performed during plant operation.

酸素注入は、冷却水に酸素ガスを注入して、冷却水の酸素濃度を上昇させる技術である。過酸化水素注入は、冷却水に過酸化水素の水容液を注入して、冷却水の過酸化水素濃度を上昇させる技術である。冷却水の酸化剤の濃度を上昇させると、冷却水と接液する材料の表面に酸化皮膜が形成される。 Oxygen injection is a technique that increases the oxygen concentration of cooling water by injecting oxygen gas into cooling water. Hydrogen peroxide injection is a technique in which an aqueous solution of hydrogen peroxide is injected into cooling water to increase the hydrogen peroxide concentration in the cooling water. When the concentration of the oxidizing agent in the cooling water is increased, an oxide film is formed on the surface of the material that comes into contact with the cooling water.

例えば、炭素鋼の場合、ヘマタイト(Fe)を形成できる。ヘマタイトは、マグネタイト(Fe)と比較して、溶解度が小さく、緻密な酸化皮膜を形成する。冷却水の酸化剤の濃度を上昇させると、流速等の物質移動に関わるパラメータが増大しても、酸化皮膜が安定に維持されるため、冷却水と接液する材料のFAC速度を抑制することができる。 For example, in the case of carbon steel, hematite (Fe 2 O 3 ) can be formed. Hematite has a lower solubility than magnetite (Fe 3 O 4 ) and forms a dense oxide film. Increasing the concentration of the oxidant in the cooling water allows the oxide film to remain stable even if parameters related to mass transfer such as flow rate increase, thereby suppressing the FAC rate of materials that come into contact with the cooling water. Can be done.

図3において、再生熱交換器P25の第1段目の熱交換器P25aと第2段目の熱交換器P25bとを接続する放熱側の連絡管P42aには、腐食電位センサP35fが設置されている。また、再生熱交換器P25の第2段目の熱交換器P25bと第1段目の熱交換器P25aとを接続する受熱側の連絡管P42fには、腐食電位センサP35gが設置されている。 In FIG. 3, a corrosion potential sensor P35f is installed in a communication pipe P42a on the heat radiation side that connects the first stage heat exchanger P25a and the second stage heat exchanger P25b of the regenerative heat exchanger P25. There is. Further, a corrosion potential sensor P35g is installed in a communication pipe P42f on the heat receiving side that connects the second stage heat exchanger P25b and the first stage heat exchanger P25a of the regenerative heat exchanger P25.

腐食電位センサP35f,P35gは、冷却水に接液する材料の腐食電位(ECP)を測定するためのセンサである。腐食電位センサP35f,P35gは、材料の電位を測定する作用極と、冷却水中で基準電位を発生する参照極を備えている。腐食電位センサP35f,P35gは、連絡管P42a,P42fのFAC速度を監視するために設けることができる。 The corrosion potential sensors P35f and P35g are sensors for measuring the corrosion potential (ECP) of materials that come into contact with the cooling water. The corrosion potential sensors P35f and P35g include a working electrode that measures the potential of the material and a reference electrode that generates a reference potential in cooling water. Corrosion potential sensors P35f and P35g can be provided to monitor the FAC speed of communication pipes P42a and P42f.

≪FACに対するERプロセス≫
次に、本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法で実施する流れ加速型腐食(FAC)に対する機器信頼性確保(ER)プロセスについて説明する。なお、以下の説明では、FACに対するERプロセスのBWRへの適用を例示する。但し、PWRや他の型式においても、監視対象を適切に選定することによって、同様の適用が可能である。
≪ER process for FAC≫
Next, an explanation will be given of an equipment reliability ensuring (ER) process for flow accelerated corrosion (FAC) carried out in the nuclear power plant reliability improvement method according to the present embodiment. Note that in the following description, the application of the ER process for FAC to BWR will be exemplified. However, similar application is possible to PWR and other types by appropriately selecting the monitoring target.

FACに対するERプロセスは、図1に示すステップS1~S5のうち、任意のステップから開始することができる。通常は、常時監視する監視対象を特定するために、選定ステップS1から開始する。 The ER process for FAC can be started from any step among steps S1 to S5 shown in FIG. Normally, in order to specify a monitoring target to be constantly monitored, the process starts from a selection step S1.

(選定ステップS1)
選定ステップS1では、原子力プラントの流れ加速型腐食(FAC)のリスクの高い配管部位を選定する。このステップでは、常時監視する監視対象として、FACのリスクの高い配管系統を選定する。そして、当該配管系統に含まれる配管部位のうち、FACのリスクの高い配管部位を選定する。
(Selection step S1)
In the selection step S1, piping parts with a high risk of flow accelerated corrosion (FAC) in a nuclear power plant are selected. In this step, a piping system with a high risk of FAC is selected as a monitoring target to be constantly monitored. Then, among the piping parts included in the piping system, piping parts with a high risk of FAC are selected.

配管系統および配管部位の選定は、FACに影響するパラメータや、構造物、システムおよび機器(SSC)に関する重要度分類に基づいて行う。これらに基づいて、配管系統および配管部位を、FACのリスクに応じて順位付けする。そして、FACのリスクの高い配管系統、および、当該配管系統に含まれるFACのリスクが最高である配管部位を、常時監視する監視対象として選定する。 Selection of piping systems and piping locations is performed based on parameters that affect FAC and importance classification for structures, systems, and equipment (SSC). Based on these, piping systems and piping parts are ranked according to FAC risk. Then, a piping system with a high risk of FAC and a piping part included in the piping system with the highest risk of FAC are selected as monitoring targets to be constantly monitored.

FACに影響するパラメータとしては、冷却水の流速、配管部位の化学組成、冷却水の水質、冷却水の温度、配管部位における冷却水の流体力学的特性等が挙げられる。冷却水の水質としては、酸素濃度、過酸化水素濃度、電気伝導率、pH、溶存水素濃度、鉄イオン等の不純物濃度が挙げられる。 Parameters that affect FAC include the flow rate of cooling water, the chemical composition of the piping site, the quality of the cooling water, the temperature of the cooling water, and the hydrodynamic properties of the cooling water at the piping site. The quality of the cooling water includes oxygen concentration, hydrogen peroxide concentration, electrical conductivity, pH, dissolved hydrogen concentration, and impurity concentration such as iron ions.

重要度分類は、安全機能を有するSSCの重要度を分類して定めたものである。重要度分類では、原子力プラントのSSCが、異常発生防止系(PS)と異常影響緩和系(MS)とに分類されている。PSおよびMSは、それぞれ、安全機能の重要度に応じて、複数のクラス1~3に分類されている。重要度分類に基づくと、原子力プラントの安全性の観点から、監視対象の優先順位を付けることができる。 The importance classification is defined by classifying the importance of SSCs having safety functions. In terms of importance classification, the SSC of a nuclear power plant is classified into an abnormality prevention system (PS) and an abnormality mitigation system (MS). PS and MS are each classified into multiple classes 1 to 3 depending on the importance of safety functions. Based on the importance classification, it is possible to prioritize monitoring targets from the standpoint of nuclear plant safety.

配管系統および配管部位の選定は、リスク解析ツール、人為的リスク解析、または、これらの両方を利用して行うことができる。リスク解析ツールとしては、リスクを数値化して自動で定量的な解析を行うツール等が挙げられる。人為的リスク解析としては、専門家や、実務従事者や、これらの集団による会議、経験的分析、演繹的分析等に基づく解析が挙げられる。これらを利用すると、配管系統および配管部位を、客観性を確保しつつ、FACのリスクに応じて適切に順位付けすることができる。 Selection of piping systems and piping locations can be performed using risk analysis tools, human-induced risk analysis, or both. Examples of risk analysis tools include tools that quantify risks and automatically perform quantitative analysis. Human-induced risk analysis includes analysis based on meetings of experts, practitioners, and groups thereof, empirical analysis, deductive analysis, and the like. Using these, it is possible to appropriately rank piping systems and piping parts according to their FAC risks while ensuring objectivity.

監視対象として選定する配管部位としては、冷却水の流速が大きい配管部位や、冷却水の温度が130~150℃に近い配管部位や、冷却水の酸化剤の濃度が低い配管部位や、炭素鋼で形成された配管部位が挙げられる。配管系統としては、このような配管部位を含み、圧力容器P12の外部の区間が長く、炭素鋼で形成された区間が長い配管系統を選定する。例えば、浄化系や給水系を選定することができる。 The piping parts to be selected for monitoring include those with a high flow rate of cooling water, those with a cooling water temperature close to 130 to 150°C, those with a low concentration of oxidizer in the cooling water, and those with carbon steel pipes. Examples include piping parts formed with. As the piping system, a piping system is selected that includes such piping parts, has a long section outside the pressure vessel P12, and has a long section formed of carbon steel. For example, a purification system or a water supply system can be selected.

監視対象として選定する配管部位としては、浄化系を構成する配管、特に、再生熱交換器P25の第1段目の熱交換器P25aと第2段目の熱交換器P25bとを接続する加熱側の連絡管P42aや、第2段目の熱交換器P25bと第3段目の熱交換器P25cとを接続する加熱側の連絡管P42bや、第2段目の熱交換器P25bと第1段目の熱交換器P25aとを接続する冷却側の連絡管P42fが好ましい。 The piping parts selected for monitoring are the piping that constitutes the purification system, especially the heating side that connects the first stage heat exchanger P25a and the second stage heat exchanger P25b of the regenerative heat exchanger P25. communication pipe P42a on the heating side that connects the second stage heat exchanger P25b and the third stage heat exchanger P25c, and the second stage heat exchanger P25b and the first stage heat exchanger P42b. A communication pipe P42f on the cooling side that connects to the second heat exchanger P25a is preferable.

選定ステップS1の実行後には、ステップS2~S5のいずれかに移行することができる。但し、通常は、監視対象のFAC速度を評価するために、監視ステップS2に移行する。ステップS2~S5では、ステップS1で選定された最新の配管系統および配管部位を対象として、ECPの監視や、FACに対する措置を行う。 After executing the selection step S1, it is possible to proceed to any of steps S2 to S5. However, normally, in order to evaluate the FAC speed of the monitored object, the process moves to monitoring step S2. In steps S2 to S5, ECP monitoring and FAC measures are performed for the latest piping system and piping site selected in step S1.

(監視ステップS2)
監視ステップS2では、監視対象として選定された配管部位の性能指標を監視して、性能指標に基づいて推定される配管部位の流れ加速型腐食(FAC)の腐食速度(FAC速度)を監視する。性能指標としては、腐食電位(ECP)等が挙げられる。監視対象のECP等の性能指標は、プラントの供用期間中に常時監視される。FAC速度は、ECP等の性能指標に基づいて推定される。
(Monitoring step S2)
In the monitoring step S2, the performance index of the piping part selected as the monitoring target is monitored, and the corrosion rate (FAC rate) of flow accelerated corrosion (FAC) of the piping part estimated based on the performance index is monitored. Examples of the performance index include corrosion potential (ECP). Performance indicators such as ECP to be monitored are constantly monitored during the service life of the plant. FAC speed is estimated based on performance indicators such as ECP.

配管部位のECPは、腐食電位センサによって測定することができる。腐食電位センサとしては、必要とされる耐熱性および耐圧性を有し、基準電位を発生する参照極を備え、プラントの運転温度の範囲で作動可能である限り、適宜の電極式のセンサを用いることができる。腐食電位センサは、監視対象として選定された配管部位に応じて、適宜の箇所に設置することができる。 The ECP of a piping site can be measured by a corrosion potential sensor. As a corrosion potential sensor, use an appropriate electrode type sensor as long as it has the required heat resistance and pressure resistance, is equipped with a reference electrode that generates a reference potential, and can operate within the operating temperature range of the plant. be able to. The corrosion potential sensor can be installed at an appropriate location depending on the piping site selected as the monitoring target.

ECPの監視は、監視対象として選定された配管部位の近傍に設置された既存の腐食電位センサで行ってもよいし、監視対象として選定された配管部位の近傍に新たに設置した新規の腐食電位センサで行ってもよい。腐食電位センサは、配管継手状のフランジや、T字配管や、配管の周壁に形成した案内口に取り付けることができる。フランジやT字配管は、監視対象として選定された配管部位が属する配管系統の途中に連結できる。 ECP monitoring may be performed using an existing corrosion potential sensor installed near the piping section selected as the monitoring target, or with a new corrosion potential sensor installed near the piping section selected as the monitoring target. A sensor may also be used. The corrosion potential sensor can be attached to a flange shaped like a pipe joint, a T-shaped pipe, or a guide port formed in the peripheral wall of the pipe. A flange or T-shaped pipe can be connected in the middle of a piping system to which a piping section selected as a monitoring target belongs.

FAC速度は、電気化学的な腐食の側面を持つため、材料の腐食電位(ECP)における腐食電流の関数として表すことができる。FAC速度とECPとの相関関係を、配管部位毎に求めておくと、ECPの監視結果を相関関係に当てはめることによって、FAC速度を推定することができる。 Since the FAC rate has an electrochemical corrosion aspect, it can be expressed as a function of the corrosion current at the corrosion potential (ECP) of the material. If the correlation between the FAC speed and the ECP is determined for each piping site, the FAC speed can be estimated by applying the ECP monitoring results to the correlation.

FAC速度とECPとの相関関係は、監視対象として選定された配管部位の肉厚とECPを実測して求めることができる。監視対象として選定された配管部位のECPは常時監視するが、配管部位の肉厚は、実測を伴う検査によって断続的に測定することができる。ECPは、FAC速度に関係する重要なパラメータであるため、少なくともECPを常時監視すると、FAC速度を高精度に推定できる。 The correlation between the FAC speed and ECP can be determined by actually measuring the wall thickness and ECP of a piping portion selected as a monitoring target. Although the ECP of the piping portion selected as a monitoring target is constantly monitored, the wall thickness of the piping portion can be measured intermittently through inspection with actual measurements. ECP is an important parameter related to FAC speed, so if ECP is constantly monitored at least, FAC speed can be estimated with high accuracy.

FAC速度は、物質移動が関与する側面を持つため、その他のFACに影響するパラメータを併用して推定することもできる。その他のFACに影響するパラメータは、FAC速度とECPとの相関関係の校正に用いてもよいし、物質移動を加味した流体力学的解析の入力として用いてもよい。FAC速度とECPとの相関関係は、FACに影響するパラメータのうちの一種以上を用いて、多変量回帰によって求めることもできる。流体力学的解析は、FACに影響するパラメータのうちの一種以上を入力として行うことができる。 Since the FAC rate involves mass transfer, it can also be estimated using other parameters that affect FAC. Other parameters that affect FAC may be used to calibrate the correlation between FAC velocity and ECP, or may be used as input for a hydrodynamic analysis that takes mass transfer into account. The correlation between FAC speed and ECP can also be determined by multivariate regression using one or more of the parameters that affect FAC. Hydrodynamic analysis can be performed using as input one or more of the parameters that affect FAC.

例えば、流体力学的解析では、監視対象として選定された配管部位の断面を表した二次元的な計算体系を構築することができる。このような計算体系において、FACに影響するパラメータのうちの一種以上を入力とした基礎方程式を計算する。基礎方程式としては、物質移動を表すモデル式や、流体力学的挙動を表すモデル式等が挙げられる。流体力学的解析においては、エロージョン・コロージョン、液滴衝突エロージョン等による影響を加味することもできる。 For example, in fluid dynamic analysis, it is possible to construct a two-dimensional calculation system representing a cross section of a piping portion selected as a monitoring target. In such a calculation system, a basic equation is calculated using one or more of the parameters that affect FAC as input. Examples of basic equations include model equations expressing mass transfer and model equations expressing hydrodynamic behavior. In hydrodynamic analysis, it is also possible to take into account the effects of erosion, corrosion, droplet collision erosion, and the like.

これらの基礎方程式を連立的に解くと、材料の表面における物質移動やFAC速度を推定できる。物質移動の解析結果は、材料の表面の電気化学的特性を反映したものとなるため、ECPとの比較によって検定することが可能である。ECPを常時監視すると共に、その他のFACに影響するパラメータを併用することによって、ECPに基づいて推定されたFAC速度の妥当性を保証することができる。 By solving these basic equations simultaneously, the mass transfer and FAC velocity on the surface of the material can be estimated. The mass transfer analysis results reflect the electrochemical properties of the surface of the material, and therefore can be verified by comparison with ECP. By constantly monitoring ECP and using other parameters that affect FAC, it is possible to ensure the validity of the FAC speed estimated based on ECP.

FAC速度は、ECPと共に、冷却水の酸素濃度、冷却水の過酸化水素濃度、冷却水の電気伝導率、冷却水の鉄イオン濃度、冷却水のpHのうちの少なくとも1つを併用して推定することが好ましい。冷却水の酸素濃度や過酸化水素濃度は、酸化皮膜の安定性や、配管部位を構成する鉄の溶解度等に影響する。また、冷却水の電気伝導率は、鉄イオン等の濃度と関連があり、本設機器で常時監視されている。そのため、これらのパラメータを併用すると、合理的な検査コストの範囲内で、FAC速度を高精度に推定できる。 The FAC speed is estimated using ECP and at least one of the following: oxygen concentration of cooling water, hydrogen peroxide concentration of cooling water, electrical conductivity of cooling water, iron ion concentration of cooling water, and pH of cooling water. It is preferable to do so. The oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration of the cooling water affect the stability of the oxide film and the solubility of iron that makes up the piping parts. In addition, the electrical conductivity of the cooling water is related to the concentration of iron ions, etc., and is constantly monitored by installed equipment. Therefore, when these parameters are used together, the FAC speed can be estimated with high accuracy within a reasonable inspection cost.

本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法の特徴の一つは、配管部位のECP等の性能指標を常時監視指標とした点にある。FACがBWRの運転に影響を与えていない状態をFACに関するBWRの「あるべき性能」と考え、ECP等の性能指標がFACの抑制に好適な状態であることを常時監視によって明示することが、ERの実現に重要であるとの定義に基づく。 One of the features of the method for improving the reliability of a nuclear power plant according to this embodiment is that a performance index such as ECP of a piping section is used as a constant monitoring index. Considering the state in which the FAC does not affect the operation of the BWR as the "desired performance" of the BWR with respect to the FAC, and demonstrating through constant monitoring that performance indicators such as ECP are in a state suitable for suppressing the FAC, Based on the definition that is important for realizing ER.

FAC速度は、材料の耐食性に影響される。しかし、材料の耐食性は、プラントの運転中に常時監視することができず、プラントの建設時や停止時に分析する必要がある。そのため、本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法では、Cr量等の材料の化学組成を常時監視指標としない。但し、Cr量等の材料の化学組成については、実測を伴う検査によって断続的に測定することができる。 FAC speed is influenced by the corrosion resistance of the material. However, the corrosion resistance of materials cannot be constantly monitored during plant operation, and must be analyzed during plant construction or shutdown. Therefore, in the method for improving the reliability of a nuclear power plant according to this embodiment, the chemical composition of the material, such as the amount of Cr, is not used as a constant monitoring index. However, the chemical composition of the material, such as the amount of Cr, can be measured intermittently through inspections that involve actual measurement.

監視ステップS2では、ECP等の性能指標に基づいて推定されたFAC速度が、予防保全上で許容可能な目標範囲に入っているか否かを確認できる。性能指標に基づいて推定されたFAC速度は、FAC速度の目標範囲の上限値を規定する予め設定された閾値と比較することができる。閾値としては、監視対象である配管部位に設けられた腐食代の大きさや、プラントの供用期間の長さ等に応じて、任意の数値を設定することができる。腐食代の大きさは、配管部位の位置や、配管部位の材料や、FACの許容可能性等に基づいて設定される。 In the monitoring step S2, it can be confirmed whether the FAC speed estimated based on performance indicators such as ECP is within an acceptable target range for preventive maintenance. The estimated FAC speed based on the performance index can be compared to a preset threshold that defines the upper limit of a target range of FAC speeds. Any numerical value can be set as the threshold value depending on the magnitude of the corrosion allowance provided in the piping part to be monitored, the length of the plant's service period, and the like. The magnitude of the corrosion allowance is set based on the position of the piping portion, the material of the piping portion, the acceptability of the FAC, and the like.

監視ステップS2の実行後には、性能指標に基づいて推定されたFAC速度と閾値との比較の結果に応じて、ステップS3~S6のいずれかに移行することができる。 After executing the monitoring step S2, it is possible to proceed to any of steps S3 to S6 depending on the result of comparing the FAC speed estimated based on the performance index with a threshold value.

例えば、FAC速度が閾値以下である場合、FAC速度が目標範囲に入るため、ライフサイクルマネジメントステップS6に移行することができる。一方、FAC速度が閾値を超える場合、FAC速度が目標範囲に入らないため、是正ステップS4に移行することができる。 For example, if the FAC speed is below the threshold, the FAC speed is within the target range, so the process can proceed to life cycle management step S6. On the other hand, if the FAC speed exceeds the threshold value, the FAC speed does not fall within the target range, so it is possible to proceed to correction step S4.

或いは、FAC速度が閾値を超える場合であって、是正ステップS4を行ってもFAC速度が目標範囲に入らないと予測されるとき、改善ステップS5に移行することができる。また、FAC速度が閾値を超える場合であって、是正ステップS4を行ってもFAC速度が目標範囲に入らないと予測され、且つ、予防保全措置が実行されていないとき、予防保全実行ステップS3に移行することができる。 Alternatively, when the FAC speed exceeds the threshold value and it is predicted that the FAC speed will not fall within the target range even if correction step S4 is performed, it is possible to move to improvement step S5. Further, when the FAC speed exceeds the threshold value, and it is predicted that the FAC speed will not fall within the target range even if corrective step S4 is performed, and preventive maintenance measures have not been executed, preventive maintenance execution step S3 is performed. can be migrated.

(予防保全実行ステップS3)
予防保全実行ステップS3では、監視対象として選定された配管部位の流れ加速型腐食(FAC)の腐食速度を低減する予防保全措置を実行する。予防保全措置としては、FACの腐食環境を緩和する技術である酸素注入や過酸化水素注入や酸化チタン注入を行う。また、予防保全実行ステップS3では、監視対象として選定された配管部位や、当該配管部位以外の配管部位について、標準的な検査を行うことができる。
(Preventive maintenance execution step S3)
In the preventive maintenance execution step S3, preventive maintenance measures are executed to reduce the flow accelerated corrosion (FAC) corrosion rate of the piping portion selected as the monitoring target. As preventive maintenance measures, oxygen injection, hydrogen peroxide injection, and titanium oxide injection, which are techniques to alleviate the corrosive environment of FAC, will be carried out. Further, in the preventive maintenance execution step S3, standard inspections can be performed on the piping portion selected as the monitoring target and piping portions other than the piping portion.

酸素注入や過酸化水素注入や酸化チタン注入は、配管系統毎に実施することができる。図2に示す原子力プラントP100では、酸素注入装置P43が、浄化系配管P20に接続されている。酸素注入装置P43による酸素注入は、浄化系に属する配管部位に対する予防保全措置となる。実際に、酸素注入装置は、給水配管P10の保護に使用されており、水素注入装置P16と同等の復水系に設置されている。浄化系配管P20や給水配管P10には、過酸化水素注入装置や酸化チタン注入装置を接続することもできる。 Oxygen injection, hydrogen peroxide injection, and titanium oxide injection can be performed for each piping system. In the nuclear power plant P100 shown in FIG. 2, an oxygen injection device P43 is connected to the purification system piping P20. The oxygen injection by the oxygen injection device P43 serves as a preventive maintenance measure for the piping portions belonging to the purification system. In fact, the oxygen injection device is used to protect the water supply pipe P10, and is installed in the same condensate system as the hydrogen injection device P16. A hydrogen peroxide injection device or a titanium oxide injection device can also be connected to the purification system piping P20 and the water supply piping P10.

予防保全措置としては、酸素注入、過酸化水素注入、酸化チタン注入、および、これらのうちの1種以上の組み合わせのうち、いずれを行うこともできる。過酸化水素や酸化チタンの溶液は、液体として用意されるため、ガスボンベやガス配管が不要であり、取り扱いや配管の引き回しが容易である。また、気体とは異なり、高圧力化が容易であるため、各系統に対して小型のポンプで注入できる。 Preventative maintenance measures can include oxygen injection, hydrogen peroxide injection, titanium oxide injection, and combinations of one or more of these. Hydrogen peroxide and titanium oxide solutions are prepared as liquids, so they do not require gas cylinders or gas piping, and are easy to handle and route around. Also, unlike gas, it is easy to increase the pressure, so it can be injected into each system using a small pump.

酸素ガスの注入量や、過酸化水素の水溶液の注入量や、酸化チタンの注入量は、監視対象として選定された配管部位のFAC速度が予防保全上で許容可能な目標範囲に入るように設定することができる。これらの注入量に対するFAC速度の挙動は、配管部位の肉厚の実測や、物質移動を加味した流体力学的解析を行うことによって、予め確認することができる。 The amount of oxygen gas injected, the amount of aqueous hydrogen peroxide solution injected, and the amount of titanium oxide injected are set so that the FAC speed of the piping part selected for monitoring falls within an acceptable target range for preventive maintenance. can do. The behavior of the FAC velocity with respect to these injection amounts can be confirmed in advance by actually measuring the wall thickness of the piping portion or by performing a fluid dynamic analysis that takes into account mass transfer.

酸素注入や過酸化水素注入を行うと、監視対象として選定された配管部位が属する配管系統において、冷却水の酸素濃度や過酸化水素濃度を上昇させることができる。当該配管系統に属する配管部位の表面に酸化皮膜が形成され易くなるため、監視対象として選定された配管部位や、その近傍の配管部位において、FAC速度を低下させることができる。また、酸化チタン注入を行うと、酸化皮膜の溶解度が低下するため、FAC速度を低下させることができる。これらの注入を行うと、監視対象として選定された配管部位だけでなく、その近傍の配管部位についても、FACに対する健全性を確保できる。 When oxygen or hydrogen peroxide is injected, the oxygen concentration or hydrogen peroxide concentration of the cooling water can be increased in the piping system to which the piping section selected as the monitoring target belongs. Since an oxide film is likely to be formed on the surface of the piping portion belonging to the piping system, the FAC speed can be reduced in the piping portion selected as the monitoring target and the piping portion in the vicinity thereof. In addition, when titanium oxide is implanted, the solubility of the oxide film decreases, so the FAC speed can be decreased. By performing these injections, it is possible to ensure the soundness of not only the piping portion selected as a monitoring target but also the piping portions in the vicinity thereof with respect to the FAC.

予防保全実行ステップS3では、監視対象として選定された配管部位や、当該配管部位以外の配管部位について、実測を伴う標準的な検査を行うこともできる。標準的な検査は、常時監視とは異なり、必要時に断続的に行われる。標準的な検査としては、配管部位の肉厚測定が行われる。肉厚は、例えば、超音波厚さ計等で測定できる。材料の組成は、通常は、プラント建設時の材料の成分表で管理される。但し、FACによる不具合が発生した場合には、併せて材料や酸化皮膜の化学組成も分析される。化学組成は、例えば、蛍光X線(X‐ray Fluorescence:XRF)分析等で測定できる。化学組成としては、母材のCr量等や、酸化皮膜のFe量、O量等が挙げられる。 In the preventive maintenance execution step S3, standard inspections involving actual measurements can be performed on the piping parts selected as monitoring targets and piping parts other than the piping parts. Standard tests are performed intermittently as needed, as opposed to constant monitoring. A standard inspection is to measure the wall thickness of the pipe. The wall thickness can be measured using, for example, an ultrasonic thickness gauge. The composition of materials is usually managed in the material composition list at the time of plant construction. However, if a problem occurs due to FAC, the chemical composition of the material and oxide film will also be analyzed. The chemical composition can be measured by, for example, X-ray Fluorescence (XRF) analysis. Examples of the chemical composition include the amount of Cr in the base material, and the amount of Fe and O in the oxide film.

標準的な検査の検査結果は、断続的な検査の繰り返しの過程で、検査毎のデータとして蓄積できる。繰り返しの過程で蓄積したデータは、配管部位毎の時系列のデータとしてデータベース化することができる。肉厚の検査結果に関するデータベースは、性能指標に基づいて推定されたFAC速度の検定に用いることができる。材料の化学組成の検査結果に関するデータベースは、FAC速度とECPとの相関関係の校正や、流体力学的解析の入力として用いることができる。 Test results of standard tests can be accumulated as data for each test in the process of repeating intermittent tests. The data accumulated through the repeated process can be compiled into a database as time-series data for each piping section. A database of wall thickness test results can be used to validate estimated FAC speeds based on performance metrics. A database of test results for the chemical composition of materials can be used to calibrate the correlation between FAC velocity and ECP and as input for hydrodynamic analysis.

予防保全実行ステップS3によると、監視対象として選定された配管部位について、FACの発生や進行を未然に抑制する予防的な対策を行うことができる。予防保全実行ステップS3の実行後には、監視ステップS2に移行することができる。監視ステップS2では、予防保全実行ステップS3の実行後のFAC速度を確認することができる。 According to the preventive maintenance execution step S3, preventive measures can be taken to prevent the occurrence and progression of FAC for the piping portion selected as the monitoring target. After executing the preventive maintenance execution step S3, it is possible to move to the monitoring step S2. In the monitoring step S2, the FAC speed after the preventive maintenance execution step S3 can be checked.

(是正ステップS4)
是正ステップS4では、監視対象として選定された配管部位を流れる冷却水の水質パラメータを制御する是正措置を実行する。このステップでは、FACに影響するパラメータのうち、冷却水の水質に関する水質パラメータを制御して、監視対象として選定された配管部位のFAC速度を低減させる。是正ステップS4は、予防保全実行ステップS3の実行後に、監視ステップS2を経由してから行うことが好ましい。
(Correction step S4)
In the corrective step S4, corrective measures are executed to control the water quality parameters of the cooling water flowing through the piping portion selected as the monitoring target. In this step, among the parameters that affect FAC, a water quality parameter related to the quality of cooling water is controlled to reduce the FAC speed of the piping portion selected as a monitoring target. It is preferable that the corrective step S4 is performed after the preventive maintenance execution step S3 is performed and the monitoring step S2 is performed.

水質パラメータとしては、冷却水の酸素濃度、冷却水の過酸化水素濃度、冷却水の電気伝導率、冷却水のpH、冷却水の溶存水素濃度、冷却水の鉄イオン等の不純物濃度が挙げられる。水質パラメータとしては、FACへの影響が大きい点や、制御性が高い点等から、冷却水の酸素濃度、冷却水の過酸化水素濃度、冷却水の電気伝導率のうちの少なくとも1つを制御することが好ましい。 Water quality parameters include oxygen concentration of cooling water, hydrogen peroxide concentration of cooling water, electrical conductivity of cooling water, pH of cooling water, concentration of dissolved hydrogen in cooling water, and concentration of impurities such as iron ions in cooling water. . As water quality parameters, at least one of the oxygen concentration of the cooling water, the hydrogen peroxide concentration of the cooling water, and the electrical conductivity of the cooling water is controlled because it has a large influence on FAC and is highly controllable. It is preferable to do so.

冷却水の酸素濃度や過酸化水素濃度は、冷却水への酸素ガスの注入量の増加や、過酸化水素の水溶液の注入量の増加や、SCCに影響のない範囲での水素注入量の減少によって増大させることができる。また、冷却水の酸素濃度や過酸化水素濃度は、冷却水への酸素ガスの注入量の減少や、過酸化水素の水溶液の注入量の減少や、放射能挙動に影響のない範囲での水素注入量の増加によって低下させることができる。 The oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration in the cooling water can be changed by increasing the amount of oxygen gas injected into the cooling water, increasing the amount of hydrogen peroxide aqueous solution injected, or decreasing the amount of hydrogen injected within a range that does not affect SCC. can be increased by In addition, the oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration of the cooling water should be adjusted by reducing the amount of oxygen gas injected into the cooling water, reducing the amount of hydrogen peroxide aqueous solution injected, and increasing the amount of hydrogen within a range that does not affect radioactive behavior. It can be lowered by increasing the injection volume.

また、冷却水の酸素濃度や過酸化水素濃度は、運転に影響のない範囲で原子炉の運転管理によって制御することができる。例えば、原子炉の出力の低下や、原子炉の冷却水の水量の増加や、原子炉の冷却水の温度の低下によって増大させることができる。また、原子炉の出力の増大や、原子炉の冷却水の水量の減少や、原子炉の冷却水の温度の上昇によって低下させることができる。 Further, the oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration of the cooling water can be controlled by operating the reactor within a range that does not affect the operation. For example, it can be increased by reducing the output of the reactor, increasing the amount of cooling water in the reactor, or lowering the temperature of the cooling water in the reactor. Further, it can be reduced by increasing the output of the reactor, decreasing the amount of cooling water in the reactor, or increasing the temperature of the cooling water in the reactor.

冷却水の電気伝導率は、不純物の濃度の調整や、酸化チタンの注入量の調整によって制御することができる。不純物としては、鉄イオン等の金属イオンや、塩化物イオン、硫酸イオン等が挙げられる。不純物の濃度は、サンプリングライン等を通じてサンプリングを行い、オフラインで分析できる。不純物の濃度は、復水浄化装置、炉水浄化装置等の浄化能力の調整によって制御できる。 The electrical conductivity of the cooling water can be controlled by adjusting the concentration of impurities and the amount of titanium oxide injected. Examples of impurities include metal ions such as iron ions, chloride ions, sulfate ions, and the like. The concentration of impurities can be analyzed off-line by sampling through a sampling line or the like. The concentration of impurities can be controlled by adjusting the purification capacity of the condensate purification device, reactor water purification device, etc.

是正ステップS4では、ECPに基づいて推定されたFAC速度が、予防保全上で許容可能な目標範囲に入るように、冷却水の水質パラメータを制御する。是正ステップS4では、水質パラメータの制御によって是正されたFAC速度を、予め設定された閾値と比較することができる。閾値としては、監視ステップS2と同様に、任意の数値を設定することができる。 In the correction step S4, the water quality parameters of the cooling water are controlled so that the FAC speed estimated based on the ECP falls within an acceptable target range for preventive maintenance. In a correction step S4, the FAC rate corrected by controlling the water quality parameters can be compared with a preset threshold value. As the threshold value, an arbitrary numerical value can be set as in the monitoring step S2.

是正ステップS4によると、監視対象として選定された配管部位について、FACの発生や進行を即時的に抑制する即応性高い対策を行うことができる。是正ステップS4の実行後には、監視対象のFAC速度を評価するために、監視ステップS2に移行することができる。その後、水質パラメータの制御によって是正されたFAC速度と閾値との比較の結果に応じて、ステップS5~S6のいずれかに移行することができる。 According to the correction step S4, highly responsive countermeasures can be taken to immediately suppress the occurrence and progression of FAC for the piping portion selected as the monitoring target. After performing the corrective step S4, a transition can be made to a monitoring step S2 in order to evaluate the monitored FAC speed. Thereafter, depending on the result of the comparison between the FAC rate corrected by controlling the water quality parameters and the threshold value, it is possible to proceed to one of steps S5-S6.

例えば、水質パラメータの制御によって是正されたFAC速度が閾値を超える場合、是正ステップS4に戻ることができる。再度の是正ステップS4では、FAC速度が予防保全上で許容可能な目標範囲に入るように、水質パラメータの制御内容を変更することができる。 For example, if the FAC rate corrected by controlling the water quality parameters exceeds a threshold value, a return can be made to the correction step S4. In the re-correction step S4, the control details of the water quality parameters can be changed so that the FAC speed falls within an acceptable target range for preventive maintenance.

制御内容の変更の結果、水質パラメータの制御によって是正されたFAC速度が閾値以下である場合、FAC速度が目標範囲に入るため、ライフサイクルマネジメントステップS6に移行することができる。一方、水質パラメータの制御によって是正されたFAC速度が閾値を超える場合、FAC速度が目標範囲に入らないため、改善ステップS5に移行することができる。 As a result of the change in the control content, if the FAC rate corrected by controlling the water quality parameters is below the threshold value, the FAC rate falls within the target range, so the process can proceed to life cycle management step S6. On the other hand, if the FAC rate corrected by controlling the water quality parameters exceeds the threshold value, the FAC rate does not fall within the target range, so the process can proceed to improvement step S5.

水質パラメータを制御すると、冷却水の酸素濃度や過酸化水素濃度が増大して、水素注入や貴金属注入による応力腐食割れ(SCC)の抑制の効果が弱くなる。そのため、酸素ガスの注入量の増加や、過酸化水素の水溶液の注入量の増加には、腐食の予防保全上で上限がある。また、原子炉の運転管理による制御や、冷却水の電気伝導率の制御には、範囲的な限界がある。そのため、水質パラメータの制御内容を変更してもFAC速度が目標範囲に入らない場合、改善ステップS5に移行して配管部位の材料の交換を行う。 When water quality parameters are controlled, the oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration of the cooling water increase, and the effect of suppressing stress corrosion cracking (SCC) by hydrogen injection or noble metal injection becomes weaker. Therefore, there is an upper limit to the increase in the amount of oxygen gas injected or the amount of hydrogen peroxide aqueous solution injected from the viewpoint of corrosion prevention maintenance. Furthermore, there are limits to the scope of control through nuclear reactor operation management and control of the electrical conductivity of cooling water. Therefore, if the FAC speed does not fall within the target range even after changing the control details of the water quality parameters, the process moves to improvement step S5 and the material of the piping part is replaced.

なお、是正ステップS4では、性能指標に基づいて推定されたFAC速度が、予防保全上で許容可能な目標範囲に入るように、冷却水の水質パラメータを制御するが、水質パラメータの制御は、FAC速度に代えて、ECPを指標として行うこともできる。ECPを指標とする場合、ECPが所定の目標範囲に入るように、冷却水の水質パラメータを制御することができる。 In addition, in the correction step S4, the water quality parameters of the cooling water are controlled so that the FAC speed estimated based on the performance index falls within an acceptable target range for preventive maintenance. Instead of speed, ECP can also be used as an index. When ECP is used as an index, the water quality parameters of the cooling water can be controlled so that ECP falls within a predetermined target range.

(改善ステップS5)
改善ステップS5では、監視対象として選定された配管部位の材料を交換する改善措置を実行する。配管部位の材料の交換は、是正ステップS4を行っても流れ加速型腐食(FAC)の腐食速度が目標範囲に入らない場合や、是正ステップS4を行った上で継続的な対策が必要な場合に行うことができる。配管部位の材料の交換は、FACに対するERプロセスを管理するコンピュータによって、FAC速度の監視結果に基づいて提案することもできる。
(Improvement step S5)
In the improvement step S5, improvement measures are performed to replace the material of the piping portion selected as the monitoring target. Materials for piping parts should be replaced if the corrosion rate of flow accelerated corrosion (FAC) does not fall within the target range even after corrective step S4, or if continuous measures are required after corrective step S4. can be done. Replacement of material in piping sections can also be suggested based on FAC velocity monitoring results by the computer managing the ER process for the FAC.

配管部位の材料は、FACに対する健全性が確保される限り、要求される目的や材料コスト等に応じて、適宜の材料に交換することができる。但し、交換する配管部位が長いほど、材料コストが増大する。また、耐食性が高い材料ほど、一般に高価である。また、溶接性や溶接検査の要否が材料毎に異なり、メンテナンスコストに関係する。そのため、配管部位の位置や長さに応じて、適切な材料を選定することが好ましい。 The material of the piping portion can be replaced with an appropriate material depending on the required purpose, material cost, etc., as long as the integrity of the FAC is ensured. However, the longer the piping section to be replaced, the higher the material cost will be. Additionally, materials with higher corrosion resistance are generally more expensive. Furthermore, weldability and the necessity of welding inspection vary depending on the material, which is related to maintenance costs. Therefore, it is preferable to select an appropriate material depending on the position and length of the piping portion.

配管部位の材料は、腐食による減肉が実質的に生じていない限り、現在の配管部位と同種の材料に変更することができる。また、現在の配管部位よりも耐食性が高い材料に変更することもできる。配管部位の材料は、長期的な健全性を確保する観点からは、耐食性が高い材料に変更することが好ましい。配管部位の材料は、異なる金属種に変更してもよいし、同じ金属種のうちの異なる化学組成に変更してもよい。 The material of the piping section can be changed to the same type of material as the current piping section, as long as there is no substantial thinning due to corrosion. It is also possible to change the material to a material with higher corrosion resistance than the current piping parts. From the viewpoint of ensuring long-term soundness, it is preferable to change the material of the piping portion to a material with high corrosion resistance. The material of the piping portion may be changed to a different metal type, or may be changed to a different chemical composition of the same metal type.

配管部位の材料は、0.3質量%以下の不純物レベルのCrが添加された炭素鋼や、0.3質量%以上数質量%以下のCrが添加された低合金鋼や、ステンレス鋼等に交換することができる。低合金鋼は、合金元素の合計が5質量%以下である合金鋼である。低合金鋼としては、0.3~数質量%程度のCrと、0.3質量%以上のNiや、0.08質量%以上のMo等を含む合金鋼が挙げられる。ステンレス鋼としては、0.03質量%以下のCを含む低炭素ステンレス鋼等が挙げられる。 The material of the piping part is carbon steel to which Cr is added at an impurity level of 0.3% by mass or less, low alloy steel to which Cr is added at 0.3% by mass or more and several mass% or less, stainless steel, etc. Can be exchanged. Low alloy steel is alloy steel in which the total amount of alloying elements is 5% by mass or less. Examples of low alloy steels include alloy steels containing about 0.3 to several mass % of Cr, 0.3 mass % or more of Ni, 0.08 mass % or more of Mo, and the like. Examples of the stainless steel include low carbon stainless steel containing 0.03% by mass or less of C.

改善ステップS5によると、監視対象として選定された配管部位について、FACの発生や進行を長期的に抑制する継続的な対策を行うことができる。改善ステップS5の実行後には、ステップS2~S3、S6のいずれかに移行することができる。監視ステップS2では、改善ステップS5の実行後のFAC速度を確認することができる。予防保全実行ステップS3では、改善ステップS5の実行後の材料に予防保全措置を実施することができる。 According to the improvement step S5, it is possible to take continuous measures to suppress the occurrence and progression of FAC in the long term for the piping portion selected as the monitoring target. After the improvement step S5 is executed, it is possible to proceed to any one of steps S2 to S3 and S6. In the monitoring step S2, the FAC speed after execution of the improvement step S5 can be confirmed. In the preventive maintenance execution step S3, preventive maintenance measures can be implemented on the material after the improvement step S5 has been performed.

(ライフサイクルマネジメントステップS6)
ライフサイクルマネジメントステップS6では、選定ステップS1、監視ステップS2、予防保全実行ステップS3、是正ステップS4および改善ステップS5の繰り返しによって、原子力プラントの配管の流れ加速型腐食(FAC)の腐食速度を管理する。ライフサイクルマネジメントステップS6は、ステップS1~5のうちの少なくとも一部を繰り返すことを内容とする。
(Life cycle management step S6)
In the life cycle management step S6, the corrosion rate of flow accelerated corrosion (FAC) of piping in a nuclear power plant is managed by repeating the selection step S1, the monitoring step S2, the preventive maintenance execution step S3, the correction step S4, and the improvement step S5. . The content of the life cycle management step S6 is to repeat at least a portion of steps S1 to S5.

ライフサイクルマネジメントステップS6では、ステップS1~S5の繰り返し毎に、FACのリスクに応じて、監視対象となる配管部位を更新する。そして、監視対象として選定された配管部位について、ECP等の性能指標の測定や、性能指標に基づくFAC速度の推定や、推定されたFAC速度に基づくFACに対する措置を繰り返す。FACに対する措置の選定や、FACに対する措置の実行の要否の判断を行って、原子力プラントの配管のFACに対するERを実現する。 In life cycle management step S6, piping parts to be monitored are updated in accordance with the FAC risk each time steps S1 to S5 are repeated. Then, for the piping portion selected as a monitoring target, measurement of performance indicators such as ECP, estimation of FAC speed based on the performance indicators, and measures for FAC based on the estimated FAC speed are repeated. ER for FAC of piping in a nuclear power plant is realized by selecting measures for FAC and determining whether it is necessary to implement measures for FAC.

ライフサイクルマネジメントステップS6では、性能指標に基づいて推定されたFAC速度に基づいて、予防保全実行ステップS3で行う標準的な検査の検査条件を変更することができる。検査条件の変更は、選定ステップS1で選定された監視対象や、監視対象以外の従来の定検対象について適用される。検査条件としては、検査を行う頻度や、検査対象とする配管部位の個数や、検査対象とする配管部位の範囲が挙げられる。 In the life cycle management step S6, the inspection conditions for the standard inspection performed in the preventive maintenance execution step S3 can be changed based on the FAC speed estimated based on the performance index. The change in inspection conditions is applied to the monitoring target selected in the selection step S1 and conventional periodic inspection targets other than the monitoring target. Inspection conditions include the frequency of inspection, the number of piping sections to be inspected, and the range of piping sections to be inspected.

ステップS1~S5の繰り返しの過程で、監視ステップS2において、FAC速度が閾値以下である場合、検査を行う時間間隔の延長や、検査対象とする配管部位の個数の削減や、検査対象とする配管部位の範囲の縮小を行うことができる。このような検査条件の変更を行うと、プラント全体において、実測を伴う検査を合理化することができる。 In the process of repeating steps S1 to S5, in the monitoring step S2, if the FAC speed is below the threshold, the time interval for inspection may be extended, the number of piping parts to be inspected may be reduced, or the piping to be inspected may be The range of parts can be reduced. By changing the inspection conditions in this way, inspections involving actual measurements can be streamlined throughout the plant.

ECP等の性能指標の測定結果や、性能指標に基づいて推定されたFAC速度の推定結果や、標準的な検査の検査結果は、ステップS1~S5の繰り返しの過程で、配管部位毎のデータとして蓄積できる。繰り返しの過程で蓄積したデータは、配管部位毎の時系列のデータとしてデータベース化することができる。性能指標の測定結果を表すデータや、FAC速度の推定結果を表すデータや、標準的な検査において配管部位について実測した肉厚の検査結果を表すデータは、原子力プラント毎に蓄積することができる。 The measurement results of performance indicators such as ECP, the estimation results of FAC speed estimated based on the performance indicators, and the inspection results of standard inspections are collected as data for each piping part in the process of repeating steps S1 to S5. Can be accumulated. The data accumulated through the repeated process can be compiled into a database as time-series data for each piping section. Data representing performance index measurement results, data representing FAC speed estimation results, and data representing wall thickness inspection results actually measured for piping portions in standard inspections can be accumulated for each nuclear power plant.

ライフサイクルマネジメントステップS6では、ステップS1~S5の繰り返しの過程で蓄積したFAC速度の推定結果を表すデータと、ステップS1~S5の繰り返しの過程で蓄積した配管部位について実測した肉厚の検査結果を表すデータ、および、他のプラントで収集されたFAC速度を表すデータのうちの少なくとも1つとに基づいて、原子力プラント毎、且つ、配管部位毎の保全管理用データベースを構築することができる。 In the life cycle management step S6, data representing the estimation results of the FAC speed accumulated in the process of repeating steps S1 to S5 and the actual wall thickness inspection results of the piping parts accumulated in the process of repeating steps S1 to S5 are used. A maintenance management database can be constructed for each nuclear power plant and each piping site based on the data representing the FAC speed and at least one of the data representing the FAC speed collected at other plants.

保全管理用データベースは、性能指標に基づいて推定されたFAC速度の検定に用いることができる。検定では、当該原子力プラントで収集されたFAC速度の推定結果に基づく推定減肉量と、当該原子力プラントで収集された肉厚の検査結果に基づく実測減肉量とを比較する。或いは、当該原子力プラントで収集されたFAC速度に基づく減肉量と、他の原子力プラントで収集されたFAC速度に基づく減肉量とを比較する。 The maintenance management database can be used to verify the estimated FAC speed based on performance indicators. In the verification, the estimated amount of wall thinning based on the FAC speed estimation results collected at the nuclear power plant is compared with the actual amount of wall thinning based on the wall thickness inspection results collected at the nuclear power plant. Alternatively, the amount of thinning based on the FAC speed collected at the nuclear power plant is compared with the amount of thinning based on the FAC speed collected at other nuclear plants.

原子力プラント同士で比較を行う場合、FAC速度に基づく減肉量としては、原子力プラント同士でFACに影響するパラメータが近似した配管部位同士のデータを比較することが好ましい。FAC速度に基づく減肉量は、原子力プラント毎、且つ、配管部位毎に、実測減肉量等との比較によって、検定されていることが好ましい。 When comparing nuclear power plants with each other, it is preferable to compare data between piping parts whose parameters that affect FAC are similar between nuclear plants, as the amount of wall thinning based on FAC speed. It is preferable that the amount of thinning based on the FAC speed be verified for each nuclear power plant and for each piping site by comparing it with the actually measured amount of thinning.

比較の結果、減肉量同士が所定の裕度の範囲内で一致した場合、当該原子力プラントで監視対象として選定された配管部位の減肉量が確からしいと判定できる。このような場合、減肉量同士が一致した旨を、ステップS1~S5の繰り返し毎に記録することができる。ステップS1~S5の繰り返しに対して、減肉量同士の一致が所定のサイクルにわたって確認された場合、予防保全実行ステップS3で行う標準的な検査の検査条件を変更することができる。 As a result of the comparison, if the amounts of thinning match within a predetermined margin, it can be determined that the amount of thinning of the pipe selected as a monitoring target in the nuclear power plant is likely. In such a case, it is possible to record that the amounts of thinning match each other each time steps S1 to S5 are repeated. If it is confirmed that the thickness reduction amounts match each other over a predetermined cycle in repeating steps S1 to S5, the inspection conditions of the standard inspection performed in the preventive maintenance execution step S3 can be changed.

このような保全管理用データベースに基づく検査条件の変更を行うと、実測を伴う検査を合理化することができる。監視ステップS2において性能指標に基づいて推定されたFAC速度を閾値と比較する場合と比較して、所定のサイクルにわたって判定が行われる。そのため、検査を合理化することの妥当性をより高度に保証することができる。 By changing inspection conditions based on such a maintenance management database, inspections involving actual measurements can be streamlined. In comparison with the case where the FAC speed estimated based on the performance index is compared with the threshold value in the monitoring step S2, the determination is made over a predetermined cycle. Therefore, the validity of rationalizing the inspection can be guaranteed to a higher degree.

ライフサイクルマネジメントステップS6によると、プラント全体の配管について、FACに対する長期的な保全管理を行うことができる。ライフサイクルマネジメントステップS6では、監視対象の配管部位の性能指標の常時監視を前提として、監視対象の配管部位や、当該配管部位と同一の配管系統に属する他の配管部位について、検査の時間間隔の延長や、検査の頻度の軽減や、検査の部位の削減が可能になる。ライフサイクルマネジメントステップS6は、原子力プラントの供用期間中に継続することができる。 According to the life cycle management step S6, long-term maintenance management of the FAC can be performed for the piping of the entire plant. In the life cycle management step S6, on the premise of constant monitoring of the performance index of the piping part to be monitored, the inspection time interval is determined for the piping part to be monitored and other piping parts belonging to the same piping system as the piping part to be monitored. It becomes possible to extend the period, reduce the frequency of examinations, and reduce the number of parts to be examined. The life cycle management step S6 can continue during the service life of the nuclear plant.

以上の本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法で実施するFACに対するERプロセスによると、従来の技術とは異なり、プラントのあるべき性能が損なわれないことを、ECP等の性能指標を常時監視することによって担保することができる。FACのリスクに応じて監視対象を選定するため、監視対象として選定された配管部位だけでなく、監視対象以外の配管系統についてもERを実現できる。不確かさによる安全性の低下を生じることなく、検査物量を削減することが可能である。よって、このようなERプロセスによって、機器信頼性の向上と機器保全の合理化とを同時に実現することができる。定検項目の見直しや、被曝環境に対する作業者の安全性の確保が可能になる。 According to the ER process for FAC carried out in the method for improving the reliability of a nuclear power plant according to the present embodiment, unlike conventional technology, performance indicators such as ECP are constantly checked to ensure that the desired performance of the plant is not impaired. This can be ensured by monitoring. Since monitoring targets are selected according to FAC risk, ER can be implemented not only for piping parts selected as monitoring targets but also for piping systems other than monitoring targets. It is possible to reduce the amount of test items without reducing safety due to uncertainty. Therefore, such an ER process can simultaneously improve device reliability and streamline device maintenance. It becomes possible to review periodic inspection items and ensure the safety of workers in radiation exposure environments.

従来のFACに関する水質管理では、主要な指標として、溶存酸素濃度、pH、鉄濃度が用いられているが、これらの指標では、測定を行ったとしても、FACの発生箇所が測定位置か、測定位置よりも上流か、特定できないという問題がある。これに対し、ECPを指標とすると、センサが設置された局所の腐食環境が測定されるため、FACの発生箇所を精密に知ることが可能になる。配管の材料のECPは、配管を流れる冷却水の腐食環境を表している。そのため、SCCへの対策のために設置した腐食電位センサは、FACへの対策にも使用することが可能である。ECPは、pHの影響を受けて変動する。また、流動条件によって決まる物質移動の影響を受けるため、冷却水の流速や、配管径や、管路の幾何学的形状や、冷却水の温度の影響を受けて変動する。そのため、ECPは、FACの発生箇所を精密に求めるための指標として有用である。 In conventional water quality management related to FAC, dissolved oxygen concentration, pH, and iron concentration are used as the main indicators. There is a problem that it is not possible to determine whether the location is upstream or not. On the other hand, if ECP is used as an index, the local corrosive environment where the sensor is installed is measured, so it is possible to precisely know the location where FAC occurs. The ECP of the piping material represents the corrosive environment of the cooling water flowing through the piping. Therefore, the corrosion potential sensor installed as a countermeasure against SCC can also be used as a countermeasure against FAC. ECP varies under the influence of pH. In addition, since it is affected by mass transfer determined by flow conditions, it fluctuates depending on the flow rate of cooling water, pipe diameter, geometric shape of the pipe, and temperature of cooling water. Therefore, ECP is useful as an index for precisely determining the location where FAC occurs.

≪FACに対するERプロセスの具体例≫
次に、本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法で実施するFACに対するERプロセスの具体例について説明する。図4は、本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法のフローの具体例を示す図である。
<<Specific example of ER process for FAC>>
Next, a specific example of the ER process for FAC performed in the method for improving the reliability of a nuclear power plant according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a specific example of a flow of a method for improving reliability of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention.

図4のIに示すように、選定ステップS1では、FACのリスクの高い配管部位を選定する。配管部位の選定は、プラント単位で行ってもよいし、配管系統単位で行ってもよい。例えば、配管部位A~Hがある場合、これらの配管部位を、FACのリスクに応じて順位付けする。FACのリスクが最高である配管部位Aが、ECPを常時監視する監視対象として選定される。 As shown in I of FIG. 4, in the selection step S1, piping parts with a high risk of FAC are selected. Selection of piping parts may be performed for each plant or for each piping system. For example, if there are piping parts A to H, these piping parts are ranked according to their FAC risks. Piping section A with the highest risk of FAC is selected as the monitoring target for constant ECP monitoring.

図4のIIに示すように、監視ステップS2では、監視対象として選定された配管部位のECPを監視して、ECPに基づいて推定される配管部位のFAC速度を監視する。監視対象のFAC速度は、プラントの起動から停止までの運転サイクルにおいて、所定の性能目標範囲に入るように制御する必要がある。性能目標範囲は、プラントの運転サイクル毎に予め設定することができる。監視対象のFAC速度は、実測を伴う検査によって断続的に測定される肉厚の検査データとの一致性が確認される。 As shown in II of FIG. 4, in the monitoring step S2, the ECP of the piping part selected as the monitoring target is monitored, and the FAC speed of the piping part estimated based on the ECP is monitored. The FAC speed to be monitored needs to be controlled so as to fall within a predetermined performance target range during the operation cycle from startup to shutdown of the plant. The performance target range can be set in advance for each operating cycle of the plant. It is confirmed that the FAC speed to be monitored matches the inspection data of the wall thickness which is intermittently measured through an inspection involving actual measurement.

図4のIIIに示すように、ECPに基づいて推定される配管部位のFAC速度に応じて、予防保全実行ステップS3、是正ステップS4および改善ステップS5のいずれかが実行される。予防保全実行ステップS3では、例えば、酸素注入が行われる。是正ステップS4では、水質パラメータの制御が行われる。改善ステップS5では、配管部位の材料の交換が行われる。 As shown in III of FIG. 4, one of the preventive maintenance execution step S3, the correction step S4, and the improvement step S5 is executed depending on the FAC speed of the piping portion estimated based on the ECP. In the preventive maintenance execution step S3, for example, oxygen injection is performed. In the correction step S4, water quality parameters are controlled. In the improvement step S5, the material of the piping portion is replaced.

予防保全実行ステップS3で酸素注入を行うと、酸素注入が行われた配管系統に属する配管部位において、FAC速度が低下する。但し、FAC速度の低下の程度は、配管の材料、温度、冷却水の流れの状態、配管の幾何学的形状等に応じて異なる。例えば、監視対象として選定された配管部位Aについては、FAC速度が目標範囲に入るように、是正ステップS4で水質パラメータの制御が行われる。 When oxygen is injected in the preventive maintenance execution step S3, the FAC speed decreases in the piping parts belonging to the piping system where oxygen is injected. However, the degree of reduction in FAC speed varies depending on the material of the piping, the temperature, the flow state of the cooling water, the geometrical shape of the piping, and the like. For example, for piping site A selected as a monitoring target, water quality parameters are controlled in correction step S4 so that the FAC speed falls within the target range.

予防保全実行ステップS3や是正ステップS4では、FAC速度が目標範囲まで下がらない場合がある。例えば、配管部位B~Eは、選定ステップS1で高リスクに順位付けされたが、FAC速度が目標範囲まで下がらなかったものである。このような配管部位については、機器信頼性を継続的に改善させるために、改善ステップS5で配管部位の材料の交換が行われる。なお、FAC速度が目標範囲まで下がるか否かは、ECPに基づいて推定されたFAC速度に基づいて判断してもよいし、過去の検査実績や他のプラントにおける運転経験に基づいて判断してもよい。 In the preventive maintenance execution step S3 and the corrective step S4, the FAC speed may not fall to the target range. For example, piping parts B to E were ranked as high risk in the selection step S1, but the FAC speed did not fall to the target range. For such piping parts, the material of the piping parts is replaced in an improvement step S5 in order to continuously improve equipment reliability. Note that whether or not the FAC speed will fall to the target range may be determined based on the FAC speed estimated based on the ECP, or based on past inspection results and operating experience at other plants. Good too.

ライフサイクルマネジメントステップS6では、FACのリスクの順位の変化に応じて、配管部位を選定し直しながら、監視対象のECPの測定や、ECPの測定結果に基づくFAC速度の推定や、FACに対する措置を繰り返す。このようなERプロセスによって、FACのリスクがALARPになる。監視対象として選定された配管部位について、FACのリスクが低下するため、当該配管部位と同一の配管系統に属する他の配管部位についても、FACのリスクの低下を明示できる。そのため、原子力プラントの長期的な信頼性を改善できる。 In life cycle management step S6, in response to changes in the FAC risk ranking, piping parts are reselected, the ECP to be monitored is measured, the FAC speed is estimated based on the ECP measurement results, and measures are taken against the FAC. repeat. Such an ER process turns FAC risk into ALARP. Since the FAC risk is reduced for the piping site selected as a monitoring target, it is possible to clearly indicate that the FAC risk is reduced for other piping sites that belong to the same piping system as the piping site. Therefore, the long-term reliability of nuclear power plants can be improved.

≪FACに対するERプロセスのBWRへの適用例≫
次に、本実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法で実施するFACに対するERプロセスのBWRへの適用例について説明する。図5は、本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法のフローのBWRへの適用例を示す図である。
<<Example of application of ER process for FAC to BWR>>
Next, an example of application of the ER process for FAC to BWR, which is performed in the method for improving reliability of a nuclear power plant according to the present embodiment, will be described. FIG. 5 is a diagram showing an example of application of the flow of the method for improving reliability of a nuclear power plant according to the embodiment of the present invention to BWR.

図5のIに示すように、BWRでは、配管部位毎にFAC速度が異なる。選定ステップS1では、原子炉冷却材浄化系や給水系を候補として、FACのリスクの高い配管部位を選定する。これらの配管系統は、圧力容器の外部の区間が長く、炭素鋼管が多用されているため、FACのリスクの高い配管系統となる。配管部位の候補としては、再生熱交換器の連絡管、浄化系配管、給水配管等が挙げられる。 As shown in I of FIG. 5, in BWR, the FAC speed differs for each piping section. In the selection step S1, piping parts with a high risk of FAC are selected from the reactor coolant purification system and water supply system as candidates. These piping systems have a long section outside the pressure vessel and often use carbon steel pipes, so they are piping systems with a high risk of FAC. Possible piping parts include communication pipes of regenerative heat exchangers, purification system piping, water supply piping, and the like.

各段の熱交換器は、管側の連絡管と胴側の連絡管を備えている。例えば、3段の熱交換器の場合、管側と胴側との合計で4箇所が候補となる。例えば、FACのリスクが最高である連絡管が、ECPを常時監視する監視対象として選定される。FACのリスクが低いと予測される配管部位については、選定の候補から予め除外することが可能である。例えば、冷却水が低温である配管部位等は、FACのリスクが低いと予測される。 Each stage of heat exchanger includes a tube-side communication pipe and a shell-side communication pipe. For example, in the case of a three-stage heat exchanger, there are a total of four candidates on the tube side and the shell side. For example, the communication pipe with the highest risk of FAC is selected as the monitoring target for constant ECP monitoring. Piping parts predicted to have a low risk of FAC can be excluded from selection candidates in advance. For example, it is predicted that the risk of FAC is low in piping parts where the cooling water is at a low temperature.

図5のIIに示すように、予防保全実行ステップS3や是正ステップS4を実行すると、配管部位毎にFAC速度が低下する。例えば、選定ステップS1で選定された連結管は、FACの腐食速度が目標範囲内となるように制御される。酸素注入によってFAC速度が目標範囲に入らない場合は、SCCに影響のない範囲での水素注入量の減少や、貴金属注入量の増加も組み合わせることができる。但し、配管部位Bのように、配管の材料、温度、冷却水の流れの状態、配管の幾何学的形状等によっては、FAC速度が低下し難い配管部位が生じる。 As shown in II of FIG. 5, when the preventive maintenance execution step S3 and the corrective step S4 are executed, the FAC speed decreases for each piping section. For example, the connecting pipe selected in the selection step S1 is controlled so that the corrosion rate of the FAC is within the target range. If the FAC speed does not fall within the target range due to oxygen injection, a reduction in the amount of hydrogen injection or an increase in the amount of noble metal injection can be combined within a range that does not affect the SCC. However, like piping part B, there are piping parts where the FAC speed is difficult to decrease depending on the material of the piping, the temperature, the state of the flow of cooling water, the geometrical shape of the piping, etc.

図5のIIIに示すように、改善ステップS5を実行すると、材料が交換された配管部位において、FAC速度が大きく低下する。例えば、配管部位Bのように、FAC速度が低下し難い配管部位は、次回以降のサイクルにおいて、監視対象として選定されて、改善ステップS5で材料の交換が行われる。また、ボトムドレン配管P34等のように、浄化系の上流側や下流側の配管や、給水系の下流側の配管は、冷却水が高温であるため、酸素注入が困難である。このような配管部位については、改善ステップS5で材料の交換によって対策される。 As shown in III of FIG. 5, when the improvement step S5 is executed, the FAC speed is significantly reduced in the piping portion where the material has been replaced. For example, a piping part where the FAC speed is unlikely to decrease, such as piping part B, is selected as a monitoring target in the next cycle and thereafter, and the material is replaced in the improvement step S5. In addition, it is difficult to inject oxygen into piping on the upstream side and downstream side of the purification system, and piping on the downstream side of the water supply system, such as the bottom drain piping P34, because the cooling water is at a high temperature. Such piping parts are dealt with by replacing the material in the improvement step S5.

図5のIVに示すように、ライフサイクルマネジメントステップS6を実行すると、いずれの配管部位についても、FACのリスクがALARPになる。例えば、連絡管は、FACのリスクが最高である配管部位であったが、各種の措置によってFACのリスクが低下する。連絡管のFACのリスクが低下していることを、ECPの常時監視によって明示し続けることによって、連絡管以外の配管部位についても、FACのリスクが低下していることを示すことが可能になる。 As shown in IV of FIG. 5, when the life cycle management step S6 is executed, the FAC risk becomes ALARP for any piping site. For example, connecting pipes have been the piping site with the highest risk of FAC, but various measures can reduce the risk of FAC. By continuing to clearly demonstrate through constant ECP monitoring that the FAC risk of connecting pipes is decreasing, it becomes possible to demonstrate that the FAC risk is decreasing for piping parts other than connecting pipes as well. .

よって、ライフサイクルマネジメントステップS6を実行すると、監視対象の配管部位のECPの常時監視を前提として、監視対象の配管部位や、当該配管部位と同一の配管系統に属する他の配管部位について、検査の時間間隔の延長や、検査の頻度の軽減や、検査の部位の削減を行うことができる。被曝環境に対する作業者の安全性を確保しながら、機器信頼性を確保しつつ、検査等の機器保全の合理化を進めることができる。 Therefore, when the life cycle management step S6 is executed, on the premise that the ECP of the piping part to be monitored is constantly monitored, inspections of the piping part to be monitored and other piping parts belonging to the same piping system as the piping part to be monitored are performed. It is possible to extend the time interval, reduce the frequency of examinations, and reduce the number of parts to be examined. It is possible to streamline equipment maintenance such as inspections while ensuring the safety of workers in radiation exposure environments and equipment reliability.

≪変形例1≫
監視ステップS2では、配管部位のECP等の性能指標と共に、補助的な性能指標を常時監視することもできる。補助的な性能指標としては、冷却水の酸素濃度、冷却水の過酸化水素濃度、冷却水の電気伝導率、冷却水の鉄イオン濃度、冷却水のpHのうちの少なくとも1つが挙げられる。また、貴金属注入や酸化チタン注入等によって配管部位の材料の表面に付着させた物質の付着量が挙げられる。
≪Modification 1≫
In the monitoring step S2, auxiliary performance indicators can be constantly monitored in addition to performance indicators such as ECP of the piping portion. The auxiliary performance indicators include at least one of the oxygen concentration of the cooling water, the hydrogen peroxide concentration of the cooling water, the electrical conductivity of the cooling water, the iron ion concentration of the cooling water, and the pH of the cooling water. Another example is the amount of a substance deposited on the surface of the material of the piping portion by noble metal injection, titanium oxide injection, or the like.

これらの補助的な性能指標は、FAC速度との相関関係が定期的に求められる。このような相関関係に基づいて、配管部位のFAC速度を推定することができる。補助的な性能指標を常時監視すると、腐食電位センサを設置できない配管部位や、腐食電位センサの故障等でECPを測定できない期間についても、機器信頼性を保証することができる。 These supplementary performance indicators are periodically correlated with FAC speed. Based on such a correlation, the FAC velocity of the piping section can be estimated. By constantly monitoring the auxiliary performance index, equipment reliability can be guaranteed even in piping parts where a corrosion potential sensor cannot be installed or during periods where ECP cannot be measured due to failure of the corrosion potential sensor.

なお、補助的な性能指標とFAC速度との相関関係は、原子炉の出力の影響を受けることがあり、核燃料の燃焼度、制御棒の位置、炉心の冷却水量等で変化することがある。そのため、補助的な性能指標とFAC速度との相関関係は、長期的に使用し続けることが困難である。よって、このような相関関係は、原子炉の燃料交換毎や、所定の運転時間毎に、定期的に求めて更新することが好ましい。例えば、原子炉の全燃料が置換される5年程度の期間毎に、少なくとも更新することが好ましい。 Note that the correlation between the auxiliary performance index and the FAC speed may be affected by the output of the reactor, and may change depending on the burnup of the nuclear fuel, the position of the control rods, the amount of cooling water in the reactor core, etc. Therefore, the correlation between auxiliary performance indicators and FAC speed is difficult to maintain in the long term. Therefore, it is preferable that such a correlation is periodically determined and updated every time the reactor fuel is replaced or every predetermined operating time. For example, it is preferable to update at least every five years or so when all the fuel in the reactor is replaced.

冷却水の酸素濃度や、冷却水の過酸化水素濃度は、水素注入や貴金属注入によるSCCの抑制の効果が得られる範囲であれば、FAC速度が低下するまで増加させることができる。一方、貴金属注入は、再結合反応を触媒して、ECPを水素の酸化還元電位付近に維持するものである。よって、補助的な性能指標として、貴金属注入による付着量を用いる場合は、水素が酸素に対して水の化学量論比以上で存在することを確認することが好ましい。このような範囲であれば、貴金属注入による付着量が信頼性高い性能指標となる。 The oxygen concentration of the cooling water and the hydrogen peroxide concentration of the cooling water can be increased until the FAC speed decreases as long as the effect of suppressing SCC by hydrogen injection or noble metal injection can be obtained. On the other hand, noble metal injection catalyzes the recombination reaction and maintains the ECP near the redox potential of hydrogen. Therefore, when using the amount of adhesion due to noble metal injection as an auxiliary performance index, it is preferable to confirm that hydrogen is present in a ratio greater than or equal to the stoichiometric ratio of water to oxygen. Within this range, the amount of deposition due to noble metal implantation becomes a highly reliable performance index.

なお、酸化チタン注入は、冷却水に酸化チタンの溶液を注入して、配管の内面に酸化チタンを付着させる技術である。酸化チタンは、チェレンコフ光の下で光触媒作用を示し、材料の腐食電位を低下させることが知られている。酸化チタンは、酸化皮膜に取り込まれて、溶解度が低いイルメナイト(FeTiO)を生成するため、FACを抑制することができる。 Note that titanium oxide injection is a technique in which a solution of titanium oxide is injected into cooling water to cause titanium oxide to adhere to the inner surface of piping. Titanium oxide is known to exhibit photocatalytic activity under Cerenkov light and reduce the corrosion potential of materials. Titanium oxide is incorporated into the oxide film and produces ilmenite (FeTiO 3 ) with low solubility, so that FAC can be suppressed.

冷却水の電気伝導率や、冷却水の鉄イオン濃度は、冷却水の水質や冷却水の浄化能力の範囲で、FAC速度が低下するまで低下させることができる。ECPやFAC速度の監視中には、FAC速度の上昇が、酸素注入等の対策やECPではなく、水質自体の変化によると判明することがある。このような場合、是正ステップS4や、その他のステップ中に、冷却水に対する浄化能力を高めることができる。 The electrical conductivity of the cooling water and the iron ion concentration of the cooling water can be reduced until the FAC speed is reduced within the range of the quality of the cooling water and the purification ability of the cooling water. While monitoring ECP and FAC rates, it may be determined that an increase in FAC rate is due to changes in the water quality itself, rather than to countermeasures such as oxygen injection or ECP. In such a case, the purification ability for cooling water can be increased during the correction step S4 and other steps.

≪変形例2≫
監視ステップS2では、常時監視する性能指標として、配管部位のECPに代えて、配管部位の肉厚を用いることもできる。配管部位の肉厚は、高温環境に対応した超音波厚さ計等で、プラントの運転中に直接的に測定することができる。配管部位の肉厚は、監視対象として選定された配管部位を含め、1箇所以上の測定点で測定することができる。但し、配管部位の肉厚は、ECPとは異なり、測定ノイズを生じ易い。そのため、FACに対する迅速な措置を行う観点や、措置の制御性を向上させる観点からは、ECPを常時監視することが好ましい。
≪Modification 2≫
In the monitoring step S2, the wall thickness of the piping portion may be used instead of the ECP of the piping portion as a performance index that is constantly monitored. The wall thickness of piping parts can be directly measured during plant operation using an ultrasonic thickness gauge that is compatible with high-temperature environments. The wall thickness of the piping portion can be measured at one or more measurement points, including the piping portion selected as the monitoring target. However, unlike ECP, the wall thickness of the piping portion tends to cause measurement noise. Therefore, from the viewpoint of taking prompt measures against FAC and improving controllability of measures, it is preferable to constantly monitor ECP.

≪変形例3≫
図6は、本発明の実施形態に係る原子力プラントの信頼性改善方法が適用される原子力プラントの一例を示す図である。図6には、改良型沸騰水型原子炉(ABWR)を例示する。前記の原子力プラントの信頼性改善方法は、ABWR等の他の型式の原子力プラントに適用することもできる。
図6に示すように、原子力プラントP200は、ABWRであり、原子炉P1、タービンP3、復水器P4や、原子炉冷却材浄化系、給水系等を備えている。
≪Modification 3≫
FIG. 6 is a diagram showing an example of a nuclear power plant to which the method for improving reliability of a nuclear power plant according to the embodiment of the present invention is applied. FIG. 6 illustrates an advanced boiling water reactor (ABWR). The method for improving the reliability of a nuclear power plant described above can also be applied to other types of nuclear power plants such as ABWR.
As shown in FIG. 6, the nuclear power plant P200 is an ABWR and includes a reactor P1, a turbine P3, a condenser P4, a reactor coolant purification system, a water supply system, and the like.

原子力プラントP200は、原子力プラントP100と異なり、再循環系を備えていない。また、原子力プラントP200は、ジェットポンプP21に代えて、インターナルポンプP40を備えている。ボトムドレン配管P34の下流は、浄化系配管P20と残留熱除去系配管P20aとに分岐している。残留熱除去系配管P20aの下流は、圧力容器P12の内部のダウンカマP17に連通している。 Nuclear power plant P200 is different from nuclear power plant P100 and does not include a recirculation system. Further, the nuclear power plant P200 includes an internal pump P40 instead of the jet pump P21. The downstream side of the bottom drain pipe P34 branches into a purification system pipe P20 and a residual heat removal system pipe P20a. The downstream side of the residual heat removal system piping P20a communicates with a downcomer P17 inside the pressure vessel P12.

また、タービンP3と高圧給水加熱器P9および低圧給水加熱器P8とは、抽気配管P14で互いに接続されている。蒸気から抽気された抽気蒸気は、復水器P4をバイパスして高圧給水加熱器P9と低圧給水加熱器P8とに導入されている。高圧給水加熱器P9のドレンは、給水に戻される構成とされている。低圧給水加熱器P8のドレンは、復水に戻される構成とされている。 Further, the turbine P3, the high-pressure feed water heater P9, and the low-pressure feed water heater P8 are connected to each other by an air extraction pipe P14. The extracted steam extracted from the steam bypasses the condenser P4 and is introduced into the high pressure feed water heater P9 and the low pressure feed water heater P8. The drain of the high-pressure feed water heater P9 is configured to be returned to the water supply. The drain of the low-pressure feedwater heater P8 is configured to be returned to condensate.

原子力プラントP200において、腐食電位センサP35aは、ボトムドレン配管P34から分岐した分岐配管P34aに設置されている。また、腐食電位センサP35eが、残留熱除去系配管P20a上に連結されたフランジP36に取り付けられている。腐食電位センサP35a,P35eは、水素注入や貴金属注入による応力腐食割れ(SCC)の抑制の効果を確認するために設けられている。 In the nuclear power plant P200, the corrosion potential sensor P35a is installed in a branch pipe P34a branched from the bottom drain pipe P34. Further, a corrosion potential sensor P35e is attached to a flange P36 connected to the residual heat removal system piping P20a. Corrosion potential sensors P35a and P35e are provided to confirm the effect of suppressing stress corrosion cracking (SCC) due to hydrogen injection or noble metal injection.

原子力プラントP200において、冷却水に接液する材料の腐食電位(ECP)を測定するための腐食電位センサは、原子力プラントP100と同様に、再生熱交換器P25の連絡管P42a,P42f等に設置することができる。また、酸素注入や過酸化水素注入や酸化チタン注入を行う注入装置は、浄化系配管P20や給水配管P10に接続することができる。 In the nuclear power plant P200, corrosion potential sensors for measuring the corrosion potential (ECP) of materials in contact with cooling water are installed in the communication pipes P42a, P42f, etc. of the regenerative heat exchanger P25, as in the nuclear power plant P100. be able to. Furthermore, an injection device that performs oxygen injection, hydrogen peroxide injection, and titanium oxide injection can be connected to the purification system piping P20 and the water supply piping P10.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本発明は、必ずしも前記の実施形態が備える全ての構成を備えるものに限定されない。或る実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えたり、或る実施形態の構成の一部を他の形態に追加したり、或る実施形態の構成の一部を省略したりすることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the present invention is not necessarily limited to having all the configurations of the embodiments described above. Replacing part of the configuration of one embodiment with another configuration, adding part of the configuration of one embodiment to another form, or omitting part of the configuration of one embodiment Can be done.

S1 選定ステップ
S2 監視ステップ
S3 予防保全実行ステップ
S4 是正ステップ
S5 改善ステップ
S6 ライフサイクルマネジメントステップ
P100 原子力プラント
P1 原子炉
P2 主蒸気配管
P3 タービン
P4 復水器
P5 復水ポンプ
P6 復水浄化装置
P7 給水ポンプ
P8 低圧給水加熱器
P9 高圧給水加熱器
P10 給水配管
P11 格納容器
P12 圧力容器
P13 炉心
P14 抽気配管
P15 シュラウド
P16 水素注入装置
P17 ダウンカマ
P18 水素注入配管
P19 開閉弁
P20 浄化系配管
P21 ジェットポンプ
P23 浄化系隔離弁
P24 浄化系ポンプ
P25 再生熱交換器
P26 非再生熱交換器
P27 炉水浄化装置
P30 再循環系配管
P31 貴金属注入装置
P32 貴金属注入配管
P33 開閉弁
P34 ボトムドレン配管
P35 腐食電位センサ
P36 フランジ
P38 中性子計装管
P40 インターナルポンプ
P41 シュラウドサポート
P42 連絡管
P43 酸素注入装置
P44 酸素注入配管
P45 開閉弁
S1 Selection step S2 Monitoring step S3 Preventive maintenance execution step S4 Correction step S5 Improvement step S6 Life cycle management step P100 Nuclear power plant P1 Reactor P2 Main steam piping P3 Turbine P4 Condenser P5 Condensate pump P6 Condensate purification device P7 Water supply pump P8 Low pressure feed water heater P9 High pressure feed water heater P10 Water supply piping P11 Containment vessel P12 Pressure vessel P13 Core P14 Bleed piping P15 Shroud P16 Hydrogen injection device P17 Downcomer P18 Hydrogen injection piping P19 Opening/closing valve P20 Purification system piping P21 Jet pump P23 Purification system isolation Valve P24 Purification system pump P25 Regenerative heat exchanger P26 Non-regenerative heat exchanger P27 Reactor water purification device P30 Recirculation system piping P31 Precious metal injection device P32 Precious metal injection piping P33 On-off valve P34 Bottom drain piping P35 Corrosion potential sensor P36 Flange P38 Neutron meter Pipe P40 Internal pump P41 Shroud support P42 Connecting pipe P43 Oxygen injection device P44 Oxygen injection pipe P45 Opening/closing valve

Claims (9)

流れ加速型腐食のリスクの高い配管部位を選定する選定ステップと、
選定された前記配管部位の流れ加速型腐食の腐食速度を監視する監視ステップと、
前記配管部位の前記腐食速度を低減する予防保全実行ステップと、
前記配管部位を流れる冷却水の水質パラメータを制御する是正ステップと、
前記是正ステップを行っても前記腐食速度が目標範囲に入らない場合に、選定された前記配管部位の材料を交換する改善ステップと、
前記選定ステップ、前記監視ステップ、前記予防保全実行ステップ、前記是正ステップおよび前記改善ステップによって、原子力プラントの配管の前記腐食速度を管理するライフサイクルマネジメントステップと、
を有する原子力プラントの信頼性改善方法。
a selection step of selecting piping parts with a high risk of flow-accelerated corrosion;
a monitoring step of monitoring the corrosion rate of flow-accelerated corrosion of the selected piping portion;
performing preventive maintenance to reduce the corrosion rate of the piping portion;
a corrective step of controlling water quality parameters of cooling water flowing through the piping section;
an improvement step of replacing the material of the selected piping section if the corrosion rate does not fall within the target range even after performing the correction step;
a life cycle management step of managing the corrosion rate of piping in a nuclear power plant through the selection step, the monitoring step, the preventive maintenance execution step, the correction step and the improvement step;
A method for improving the reliability of a nuclear power plant with
請求項1に記載の原子力プラントの信頼性改善方法であって、
前記選定ステップにおいて、原子力プラントの構造物、システムおよび機器に関する重要度分類に基づいて、リスク解析ツールおよび人為的リスク解析のうちの少なくとも一つを利用して前記配管部位を選定する原子力プラントの信頼性改善方法。
The method for improving reliability of a nuclear power plant according to claim 1, comprising:
In the selection step, the piping parts are selected using at least one of a risk analysis tool and an anthropogenic risk analysis based on the importance classification regarding the structures, systems, and equipment of the nuclear power plant. How to improve sex.
請求項1に記載の原子力プラントの信頼性改善方法であって、
前記監視ステップにおいて、選定された前記配管部位の腐食電位を監視して、前記腐食電位に基づいて推定される前記配管部位の流れ加速型腐食の腐食速度を監視する原子力プラントの信頼性改善方法。
The method for improving reliability of a nuclear power plant according to claim 1, comprising:
A method for improving the reliability of a nuclear power plant, wherein in the monitoring step, a corrosion potential of the selected piping portion is monitored, and a corrosion rate of flow-accelerated corrosion of the piping portion estimated based on the corrosion potential is monitored.
請求項3に記載の原子力プラントの信頼性改善方法であって、
前記監視ステップにおいて、前記腐食電位と、前記配管部位の化学組成、前記冷却水の水質、前記冷却水の温度、および、前記配管部位における前記冷却水の流体力学的特性のうちの少なくとも一つに基づいて前記腐食速度を推定する原子力プラントの信頼性改善方法。
The method for improving reliability of a nuclear power plant according to claim 3,
In the monitoring step, at least one of the corrosion potential, the chemical composition of the piping section, the quality of the cooling water, the temperature of the cooling water, and the hydrodynamic characteristics of the cooling water in the piping section A method for improving the reliability of a nuclear power plant, estimating the corrosion rate based on the corrosion rate.
請求項1に記載の原子力プラントの信頼性改善方法であって、
前記監視ステップにおいて、前記冷却水の酸素濃度、前記冷却水の過酸化水素濃度、前記冷却水の電気伝導率のうちの少なくとも1つを測定し、当該測定結果を前記腐食速度の校正に用いる原子力プラントの信頼性改善方法。
The method for improving reliability of a nuclear power plant according to claim 1, comprising:
In the monitoring step, at least one of the oxygen concentration of the cooling water, the hydrogen peroxide concentration of the cooling water, and the electrical conductivity of the cooling water is measured, and the measurement result is used to calibrate the corrosion rate. How to improve plant reliability.
請求項1に記載の原子力プラントの信頼性改善方法であって、
前記予防保全実行ステップにおいて、酸素注入、過酸化水素注入および酸化チタンのうちの少なくとも1つを行う原子力プラントの信頼性改善方法。
The method for improving reliability of a nuclear power plant according to claim 1, comprising:
In the preventive maintenance execution step, at least one of oxygen injection, hydrogen peroxide injection, and titanium oxide is performed.
請求項1に記載の原子力プラントの信頼性改善方法であって、
前記是正ステップにおいて、前記冷却水への酸素注入量の増加、前記冷却水への過酸化水素注入量の増加、および、前記冷却水への水素注入量の減少のうちの少なくとも1つを実施する原子力プラントの信頼性改善方法。
A method for improving reliability of a nuclear power plant according to claim 1, comprising:
In the corrective step, at least one of increasing the amount of oxygen injected into the cooling water, increasing the amount of hydrogen peroxide injected into the cooling water, and decreasing the amount of hydrogen injected into the cooling water is implemented. Methods for improving reliability of nuclear power plants.
請求項1に記載の原子力プラントの信頼性改善方法であって、
前記ライフサイクルマネジメントステップにおいて、前記選定ステップ、前記監視ステップ、前記予防保全実行ステップ、前記是正ステップおよび前記改善ステップの繰り返しの過程で蓄積した前記腐食速度を表すデータと、前記配管部位について実測した肉厚の検査結果を表すデータ、および、他のプラントで収集された流れ加速型腐食の腐食速度を表すデータのうちの少なくとも1つとに基づいて、原子力プラント毎且つ配管部位毎のデータベースを構築する原子力プラントの信頼性改善方法。
The method for improving reliability of a nuclear power plant according to claim 1, comprising:
In the life cycle management step, the data representing the corrosion rate accumulated in the process of repeating the selection step, the monitoring step, the preventive maintenance execution step, the correction step, and the improvement step, and the actual measurement of the corrosion rate of the piping portion. A nuclear power plant that constructs a database for each nuclear power plant and each piping section based on at least one of data representing the thickness inspection results and data representing the corrosion rate of flow accelerated corrosion collected at other plants. How to improve plant reliability.
請求項8に記載の原子力プラントの信頼性改善方法であって、
前記データベースに基づいて、前記配管部位毎の肉厚検査の時間間隔を延長し、延長された期間における前記配管部位毎の腐食電位の監視によって、前記配管部位毎の流れ加速型腐食に対する機器信頼性を確保する原子力プラントの信頼性改善方法。
The method for improving reliability of a nuclear power plant according to claim 8,
Based on the database, the time interval between wall thickness inspections for each piping section is extended, and the corrosion potential of each piping section is monitored during the extended period, thereby improving equipment reliability against flow-accelerated corrosion for each piping section. A method for improving the reliability of nuclear power plants to ensure
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